[實用新型]一種基于差分吸收技術的多通道多點位氣體檢測系統

有效

• 申請號: 201320542912.2
• 申請日: 2013-09-02
• 公開（公告）號: CN203519493U
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 劉永寧;常恒泰;常軍;王福鵬;王強;魏巍;田均強
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 許德山

技術領域

本實用新型涉及一種基于氣體差分吸收技術的多通道多點位氣體檢測系統，屬光纖氣體檢測技術領域。

背景技術

氣體濃度檢測是環境保護、生產制造、電力等領域一項不可或缺的工作。在眾多檢測技術中，基于紅外吸收光譜技術的檢測手段應用十分廣泛，且隨著分布反饋（DFB）可調諧半導體激光器制作技術的不斷成熟及此類激光器的商業化推廣，可調諧半導體激光吸收光譜（TDLAS）技術更成為氣體檢測技術中最常用的技術之一。但是，常規商用DFB激光器的電流可調諧波長范圍只有約1納米，而氣體吸收譜線全線寬約為1納米，該情況下一個DFB激光器可調諧波長范圍只能覆蓋一條氣體吸收譜線，即一個DFB激光器只能作為某一種氣體探測器的光源。

中文核心期刊<光通信技術>2009，第9期，47—49頁，作者為余鑫、王洪海、趙磊、李珍珍，題為“多通道多氣體光纖傳感技術的研究”的文章中提出一種利用具有不同工作波長的DFB半導體激光器作為光源、應用光纖分路器分光實現多通道的可同時檢測甲烷和一氧化碳濃度的光纖傳感技術，具有高靈敏度、高精度、穩定性好等優點，但是，該系統需要采用多個具有不同工作波長的DFB激光器分別作為某一種氣體的光源，在多組分氣體檢測時采用多個DFB激光器會使系統結構復雜、經濟性差，并且與部分氣體（如氮氧化物）吸收譜線對應的DFB激光器價格昂貴甚至極難獲取，如此大大限制了可檢測氣體的種類。

寬帶紅外光源和基于光纖布拉格光柵的分光技術為解決上述問題提供了基礎。現有的寬帶紅外光源如摻鉺光纖放大自發輻射光源和發光二極管均具有良好的輸出特性、非常成熟的工藝和低廉的成本，在近紅外甚至中紅外可輸出較大功率、寬波長范圍的紅外光；而光纖布拉格光柵因其出色的波長選擇特性在溫度、應變、振動等檢測領域應用廣泛，在此期間，人們對布拉格光柵中心波長的控制進行了長期不懈的研究，這為穩定分光提供了支持。

發明內容

為了克服現有多點位氣體濃度檢測方法存在的問題，本實用新型提出了一種基于寬帶紅外光源和光纖布拉格光柵的多通道多點位氣體濃度檢測系統。

本實用新型的技術方案是按以下方式實現的：

一種基于差分吸收技術的多通道多點位氣體檢測系統，包括寬帶紅外光源、光開關、氣體傳感器陣列、終端設備，其特征在于寬帶紅外光源與光開關輸入端相連，光開關控制端與終端設備相連，光開關的各路輸出與氣體傳感器陣列相連接，氣體傳感器陣列輸出端連接到終端設備；

所述氣體傳感器陣列包括多個氣體傳感系列，每個氣體傳感系列包括多個氣體傳感子系統，每個子系統包括三端口光纖環形器、光纖布拉格光柵、1×2等分光比光纖分路器、光纖型氣室、兩個光電探測器A、B和信號提取處理電路，其中光開關一路輸出端與一個光纖環形器輸入端相連，光纖環形器第一輸出端連光纖布拉格光柵，光纖環形器第二輸出端與1×2等分光比光纖分路器輸入端相連，1×2等分光比光纖分路器輸出端中的一端與光纖型氣室相連，光纖型氣室輸出端連接到一個光電探測器A的光輸入端，光電探測器A的輸出端接入信號提取處理電路中；1×2等分光比光纖分路器的另一個輸出端直接連接到另一光電探測器B的光輸入端，光電探測器B的輸出端連接到信號提取處理電路中，信號提取處理電路輸出端連接到終端設備；光纖布拉格光柵的輸出端與下一個子系統的光纖環形器輸入端相連，這樣多個氣體傳感子系統串接成一個氣體傳感器系列，光開關的多路輸出端分別與多個氣體傳感器系列并行連接組成氣體傳感器陣列,其中的光纖布拉格光柵作為波長選擇器件為多通道多點位監測網絡提供不同波長的窄帶光源；