[發(fā)明專利]一種基于光聲光譜分布式光纖氣體檢測(cè)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810621842.7
• 申請(qǐng)日: 2018-06-15
• 公開（公告）號(hào): CN108801928A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳濤;孔維平;胡蓉菁;何興道
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南昌航空大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/17
• 分類號(hào): G01N21/17
• 代理公司: 南昌市平凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 36122
• 代理人: 張文杰

1.一種基于光聲光譜分布式光纖氣體檢測(cè)裝置，其特征在于：包括激光模塊（1）、氣體檢測(cè)模塊（2）、信號(hào)接收單元（3）和計(jì)算終端（4），所述激光模塊（1）輸出的激光經(jīng)分束器（5）進(jìn)入與所述氣體檢測(cè)模塊（2）級(jí)聯(lián)的單模光纖（6）中，所述氣體檢測(cè)模塊（2）利用無線電將探測(cè)信號(hào)傳輸?shù)剿鲂盘?hào)接收單元（3），所述信號(hào)接收單元（3）將接收到的探測(cè)信號(hào)送至所述計(jì)算終端（4）；所述激光模塊（1）由可調(diào)諧激光器（11）、激光控制器（12）和信號(hào)調(diào)制器（13）組成；所述氣體檢測(cè)模塊（2）由氣體傳感單元（21）、信號(hào)放大器（22）、信號(hào)解調(diào)器（23）和無線電信號(hào)發(fā)射模塊（24）組成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光聲光譜分布式光纖氣體檢測(cè)裝置，其特征在于：所述的氣體傳感單元（21）由光耦合器件（211）、微納器件（212）、匯聚透鏡（213）、石英音叉（214）和共振管（215）組成；所述石英音叉（214）與所述信號(hào)放大器（22）相連，所述共振管（215）分別正交放置在所述石英音叉（214）叉谷兩側(cè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于光聲光譜分布式光纖氣體檢測(cè)裝置，其特征在于，所述檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法包括以下步驟：

S1：所述激光模塊（1）發(fā)出激光通過所述單模光纖（6）傳輸?shù)剿龉怦詈掀骷?11）中，所述光耦合器件（211）將部分光耦合到所述微納器件（212）中，激光在所述微納器件（212）中來回反射形成回音壁效應(yīng)，產(chǎn)生很強(qiáng)的光場(chǎng)，再將所述光場(chǎng)耦合輸出，輸出的光通過所述匯聚透鏡（213）穿過所述共振管（215），被檢測(cè)氣體會(huì)吸收所述共振管（215）之間的光并激發(fā)出聲波信號(hào)，聲波信號(hào)與所述共振管（215）發(fā)生諧振并被放大，再由所述石英音叉（214）接收轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，所述電信號(hào)被傳至所述信號(hào)放大器（22）進(jìn)行濾波放大并經(jīng)過所述信號(hào)解調(diào)器（23）解調(diào)，再由所述無線電信號(hào)發(fā)射模塊（24）遠(yuǎn)距離傳輸給所述信號(hào)接收單元（3）；

S2：所述信號(hào)接收單元（3）接收所述無線電信號(hào)發(fā)射模塊（24）發(fā)出的信號(hào)并將其信號(hào)送至所述計(jì)算終端（4），所述計(jì)算終端（4）將從所述信號(hào)接收單元（3）接收到的二次諧波信號(hào)計(jì)算二次諧波信號(hào)峰值，并與數(shù)據(jù)庫中峰值與濃度定標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比獲得探測(cè)氣體濃度值，并將所述濃度值顯示，當(dāng)測(cè)量點(diǎn)濃度超過預(yù)警濃度則報(bào)警。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光聲光譜分布式光纖氣體檢測(cè)裝置，其特征在于：所述的氣體傳感單元（21）由光耦合器件（211）、微納器件（212）和石英音叉（214）組成；所述石英音叉（214）與所述信號(hào)放大器（22）相連，所述微納器件（212）正交放置在所述石英音叉（214）叉谷中。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于光聲光譜分布式光纖氣體檢測(cè)裝置，其特征在于，所述檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法包括以下步驟：

S1：所述激光模塊（1）發(fā)出激光通過所述單模光纖（6）傳輸?shù)剿龉怦詈掀骷?11）中，所述光耦合器件（211）將部分光耦合到所述微納器件（212）中，激光在所述微納器件（212）中來回反射形成回音壁效應(yīng)從而放大了光信號(hào)，被檢測(cè)的氣體會(huì)吸收所述微納器件（212）出射光激發(fā)出聲波信號(hào)，該聲波信號(hào)被所述石英音叉（214）接受轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，所述電信號(hào)被傳至所述信號(hào)放大器（22）進(jìn)行濾波放大并經(jīng)過所述信號(hào)解調(diào)器（23）解調(diào)，再由所述無線電信號(hào)發(fā)射模塊（24）遠(yuǎn)距離傳輸給所述信號(hào)接收單元（3）；

S2：所述信號(hào)接收單元（3）接收所述無線電信號(hào)發(fā)射模塊（24）發(fā)出的信號(hào)并將其信號(hào)送至所述計(jì)算終端（4），所述計(jì)算終端（6）將從所述信號(hào)接收單元（3）接收到的二次諧波信號(hào)計(jì)算二次諧波信號(hào)峰值，并與數(shù)據(jù)庫中峰值與濃度定標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比獲得探測(cè)氣體濃度值，并將所述濃度值顯示，當(dāng)測(cè)量點(diǎn)濃度超過預(yù)警濃度則報(bào)警。

6.根據(jù)權(quán)利要求1~5中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的一種基于光聲光譜分布式光纖氣體檢測(cè)裝置，其特征在于：所述氣體檢測(cè)模塊（2）的數(shù)量為2個(gè)或2個(gè)以上。