[發明專利]甲烷濃度分布式光纖檢測系統

在審

• 申請號: 202011040823.9
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112161950A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 洪廣偉;楊培情;張榮君
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

1.一種甲烷濃度分布式光纖檢測系統，用于對n個氣室進行甲烷檢測，其特征在于，包括：

激光器，用于發出脈沖光；

隔離器，與所述激光器連接；

n-1個耦合器，該n-1個耦合器中的第一個與所述隔離器連接，所述n-1個耦合器中的第一個至第n-2個一一對應與所述n個氣室中的第一個至第n-2個連接，所述n-1個耦合器中的第n-1個同時與所述n個氣室中的第n-1個和第n個連接；

n-1條光纖延遲線，用于進行所述脈沖光的傳輸，所述n-1條光纖延遲線中的第一條到第n-2條用于所述n-1個耦合器之間兩兩進行連接，所述n-1條光纖延遲線中的第n-1條用于所述第n-1耦合器與所述第n氣室之間進行連接；

光點探測器，與所述第一耦合器連接，用于接收經過所述n個氣室反射后的所述脈沖光，對應得到n條檢測脈沖；

采集處理模塊，與所述光電探測器連接，用于根據所述檢測脈沖的時間位置得到所述檢測脈沖對應的所述氣室的空間位置，并根據所述檢測脈沖的吸收特征反演出對應所述氣室內的甲烷氣體濃度信息，

其中，n≥3，所述n-1個耦合器之間通過n-2條所述光纖延遲線連接，所述n-2個耦合器與所述n-2個氣室一一連接，且所述第n-1個耦合器與所述第n-1氣室連接的同時通過所述第n-1條光纖延遲線與所述第n氣室連接，使得相鄰所述氣室之間均設有一條所述光纖延遲線進行所述脈沖光的延時傳輸，所述n-1個耦合器、所述n-1條光纖延遲線以及所述n個氣室組成共線分段光纖延遲線結構，該共線分段光纖延遲線結構使所述n條檢測脈沖依次不重疊的被所述光電探測器檢測，

所述檢測脈沖的接收時間間隔為相鄰所述氣室間的所述光纖延遲線引起的延時的2倍。

2.根據權利要求1所述的甲烷濃度分布式光纖檢測系統，其特征在于：

其中，所述光纖延遲線為單模光纖或多模光纖。

3.根據權利要求1所述的甲烷濃度分布式光纖檢測系統，其特征在于：

其中，所述甲烷濃度分布式光纖檢測系統整體的拓撲結構為線型。

4.根據權利要求1所述的甲烷濃度分布式光纖檢測系統，其特征在于：

其中，所述第一氣室的甲烷檢測光路為所述激光器發出的脈沖光經過所述隔離器后經過所述第一耦合器進行分光，分光后一路到達所述第一氣室，經過反射后回到所述第一耦合器，并到達所述光電探測器，形成第一條檢測脈沖。

5.根據權利要求1所述的甲烷濃度分布式光纖檢測系統，其特征在于：

其中，第二個氣室的甲烷檢測光路為所述激光器發出的脈沖光經過所述隔離器后經過所述第一耦合器進行分光，分光后一路到達所述第一氣室，另一路經過所述第一光纖延遲線到達所述n-1個耦合器中的第二個后進入所述n個氣室中的第二個，經過反射后回到所述第二耦合器，并經過所述第一光纖延遲線和所述第一耦合器，到達所述光電探測器，形成第二條檢測脈沖。

6.根據權利要求1所述的甲烷濃度分布式光纖檢測系統，其特征在于：

其中，第n-2個氣室的甲烷檢測光路為所述激光器發出的脈沖光經過所述隔離器后經過所述第一耦合器進行分光，分光后一路到達所述第一氣室，另一路依次經過n-3條所述光纖延遲線與n-3個所述耦合器后到達所述第n-2氣室，在所述第n-2氣室內經過反射后再按照進入時的光路反向傳輸，依次經過n-3條所述光纖延遲線與n-3個所述耦合器到達所述第一耦合器并進入所述光電探測器，形成第n-2條檢測脈沖。

7.根據權利要求1所述的甲烷濃度分布式光纖檢測系統，其特征在于：

其中，所述第n-1氣室的甲烷檢測光路為所述激光器發出的脈沖光經過所述隔離器后經過所述第一耦合器進行分光，分光后一路到達所述第一氣室，另一路依次經過n-2條所述光纖延遲線與n-2個所述耦合器后到達所述第n-1氣室，在所述第n-1氣室內經過反射后再按照進入時的光路反向傳輸，依次經過n-2條所述光纖延遲線與n-2個所述耦合器到達所述第一耦合器并進入所述光電探測器，形成第n-1條檢測脈沖。

8.根據權利要求1所述的甲烷濃度分布式光纖檢測系統，其特征在于：

其中，所述第n氣室的甲烷檢測光路為所述激光器發出的脈沖光經過所述隔離器后經過所述第一耦合器進行分光，分光后一路到達所述第一氣室，另一路依次經過n-1條所述光纖延遲線與n-2個所述耦合器后到達所述第n氣室，在所述第n氣室內經過反射后再按照進入時的光路反向傳輸，依次經過n-1條所述光纖延遲線與n-2個所述耦合器到達所述第一耦合器并進入所述光電探測器，形成第n條檢測脈沖。