[發明專利]基于聚一氯對二甲苯的膜片共振式氣體傳感器及檢測系統

有效

• 申請號: 201910657619.2
• 申請日: 2019-07-20
• 公開（公告）號: CN110346302B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 宮振峰;陳燁偉;高田力;于清旭
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N21/01
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

1.一種基于聚一氯對二甲苯的膜片共振式氣體傳感器，其特征在于，所述的膜片共振式氣體傳感器包括單模光纖(1)、F-P腔(2)、Parylene-C膜(3)、通氣孔(4)和殼體(5)；該膜片共振式氣體傳感器(10)采用F-P干涉儀的結構，F-P腔(2)既是F-P干涉儀的腔體，同時也是微型非共振式光聲池，用來產生光聲信號；F-P腔(2)上設有通氣孔(4)；Parylene-C膜(3)的有效直徑為9mm，厚度為800nm，此時氣體傳感器的一階共振頻率為30Hz；待測氣體通過通氣孔(4)充滿F-P腔(2)后，將激勵激光器(7)的調制頻率設置在30Hz，此時氣體傳感器(10)工作在共振模式狀態，產生的光聲信號達到極大值，實現膜片共振式光聲氣體傳感系統。

2.一種基于膜片共振式氣體傳感器的氣體檢測系統，其特征在于，將探測激光器(6)和激勵激光器(7)通過一個1×2光纖耦合器(8)耦合到一根光纖中，其中激勵激光器(7)的中心波長與待測氣體的吸收譜線重合；當激勵激光器(7)發射的激光經過環形器(9)從光纖耦合到氣體傳感器(10)的F-P腔(2)中時，由于光聲效應，在F-P腔(2)中產生聲波信號，引起Parylene-C膜(3)的周期性振動；探測激光器(6)發出的激光在單模光纖(1)端面和Parylene-C膜(3)表面分別發生反射，兩束反射光發生干涉作用，干涉光從環形器(9)的另一端口射出，經過可調諧帶通濾波器(11)被光電探測器(12)所接收，可調諧帶通濾波器(11)的作用是過濾掉激勵激光器(7)的反射光，防止其對探測信號產生干擾；光電探測器(12)將探測到的光信號轉換為電信號，并通過鎖相放大模塊(13)實現二次諧波解調；工控機(14)產生的鋸齒波信號和鎖相放大模塊(13)產生的正弦信號經過加法器(15)實現疊加，共同驅動光聲激勵激光器(7)；工控機(14)通過調節探測激光器(6)的波長實現工作點的穩定。

3.根據權利要求2所述的基于膜片共振式氣體傳感器的氣體檢測系統，其特征在于，所述的激勵激光器(7)的調制頻率設置為30Hz，此時氣體傳感器(10)工作在共振狀態，從而實現膜片共振式氣體傳感器。