[發明專利]一種具有低頻檢測性能的分布式光纖氣體檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 201910692199.1
• 申請日: 2019-07-30
• 公開（公告）號: CN110632025A
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 周鋒;徐東超;王新宇;祁欣玥;戚志澳
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39
• 代理公司: 32249 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 趙艷平

1.一種具有低頻檢測性能的分布式光纖氣體檢測裝置，其特征在于，包括依次連接的第一激光器、第一隔離器、聲光調制器、第一摻鉺光纖放大器、環形器、傳感光纖、第二摻鉺光纖放大器、第二隔離器、第二激光器、激光控制器、鎖相放大器；環形器的第三端口即3#端口依次連接第一耦合器、延遲光纖、第二耦合器、第一光電探測器、信號采集卡、脈沖發生器，脈沖發生器的控制端接聲光調制器；信號采集卡的輸出端連接信號處理及顯示單元；

第一激光器發出的激光信號經第一隔離器進入聲光調制器，聲光調制器將激光信號調制成脈沖信號，脈沖信號進入第一摻鉺光纖放大器中，經第一摻鉺光纖放大器放大后的脈沖信號進入環形器的1#端口，從環形器的2#端口輸出進入傳感光纖，在傳感光纖中，脈沖信號光產生背向瑞利散射信號，背向瑞利散射信號通過環形器的2#端口進入環形器，從環形器的3#端口輸出的背向瑞利散射信號進入第一耦合器，第一耦合器將背向瑞利散射信號分成并聯的兩束信號，第一束信號直接進入第二耦合器，第二束信號經延遲光纖后進入第二耦合器，第二耦合器將背向瑞利散射信號進入光電探測器轉換成電信號、電信號輸入到信號采集卡中；信號采集卡輸出的一路信號進入到鎖相放大器，鎖相放大器輸出的信號連接到激光控制器，激光控制器的輸出信號驅動第二激光器，從第二激光器輸出的激光信號通過第二隔離器進入第二摻鉺光纖放大器，經第二摻鉺光纖放大器放大的信號進入傳感光纖，在傳感光纖中，待測氣體吸收從第二摻鉺光纖放大器輸出的信號，產生相位調制現象，從環形器的2#端口輸入到傳感光纖中的脈沖信號檢測相位調制現象的相位信息，脈沖發射器產生的脈沖電信號連接到聲光調制器的電信號輸入端驅動光調制器工作，脈沖發射器輸出的同步信號連接到信號采集卡的同步信號輸入端以保持信號采集卡、聲光調制器處在同步狀態，信號采集卡輸出的另一路信號連接到信號處理及顯示單元，獲得傳感光纖沿線上的氣體濃度信息。

2.根據權利要求1所述的具有低頻檢測性能的分布式光纖氣體檢測裝置，其特征在于，第二耦合器將背向瑞利散射信號分成三束信號，三束信號分別進入并聯的第一光電探測器、第二光電探測器和第三光電探測器后轉換成三束電信號，電信號輸入到信號采集卡中。

3.根據權利要求1所述的具有低頻檢測性能的分布式光纖氣體檢測裝置，其特征在于，所述第一激光器和第二激光器均為波長和功率可調諧的激光器，所述傳感光纖為空芯光子晶體光纖。

4.根據權利要求1所述的具有低頻檢測性能的分布式光纖氣體檢測裝置，其特征在于，傳感光纖沿光纖表面利用飛秒加工技術制作均勻分布或非均勻分布的小孔作為氣體進入空芯光纖的通道，且光纖晶體光纖每隔一定間隔處連接弱反射光柵。

5.根據權利要求1所述的具有低頻檢測性能的分布式光纖氣體檢測裝置，其特征在于，所述光電探測器是平衡探測器或其它PIN光電探測器。