[發(fā)明專利]甲烷濃度分布式光纖檢測(cè)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011040823.9
• 申請(qǐng)日: 2020-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN112161950A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪廣偉;楊培情;張榮君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/39
• 分類號(hào): G01N21/39
• 代理公司: 上海德昭知識(shí)產(chǎn)權(quán)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(cè)系統(tǒng)，用于對(duì)n個(gè)氣室進(jìn)行甲烷檢測(cè)，其特征在于，包括：

激光器，用于發(fā)出脈沖光；

隔離器，與所述激光器連接；

n-1個(gè)耦合器，該n-1個(gè)耦合器中的第一個(gè)與所述隔離器連接，所述n-1個(gè)耦合器中的第一個(gè)至第n-2個(gè)一一對(duì)應(yīng)與所述n個(gè)氣室中的第一個(gè)至第n-2個(gè)連接，所述n-1個(gè)耦合器中的第n-1個(gè)同時(shí)與所述n個(gè)氣室中的第n-1個(gè)和第n個(gè)連接；

n-1條光纖延遲線，用于進(jìn)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(gè)耦合器之間兩兩進(jìn)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(jìn)行連接；

光點(diǎn)探測(cè)器，與所述第一耦合器連接，用于接收經(jīng)過所述n個(gè)氣室反射后的所述脈沖光，對(duì)應(yīng)得到n條檢測(cè)脈沖；

采集處理模塊，與所述光電探測(cè)器連接，用于根據(jù)所述檢測(cè)脈沖的時(shí)間位置得到所述檢測(cè)脈沖對(duì)應(yīng)的所述氣室的空間位置，并根據(jù)所述檢測(cè)脈沖的吸收特征反演出對(duì)應(yīng)所述氣室內(nèi)的甲烷氣體濃度信息，

其中，n≥3，所述n-1個(gè)耦合器之間通過n-2條所述光纖延遲線連接，所述n-2個(gè)耦合器與所述n-2個(gè)氣室一一連接，且所述第n-1個(gè)耦合器與所述第n-1氣室連接的同時(shí)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(shè)有一條所述光纖延遲線進(jìn)行所述脈沖光的延時(shí)傳輸，所述n-1個(gè)耦合器、所述n-1條光纖延遲線以及所述n個(gè)氣室組成共線分段光纖延遲線結(jié)構(gòu)，該共線分段光纖延遲線結(jié)構(gòu)使所述n條檢測(cè)脈沖依次不重疊的被所述光電探測(cè)器檢測(cè)，

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

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲烷濃度分布式光纖檢測(cè)系統(tǒng)，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(jù)權(quán)利要求1所述的甲烷濃度分布式光纖檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：

其中，所述甲烷濃度分布式光纖檢測(cè)系統(tǒng)整體的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為線型。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲烷濃度分布式光纖檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：

其中，所述第一氣室的甲烷檢測(cè)光路為所述激光器發(fā)出的脈沖光經(jīng)過所述隔離器后經(jīng)過所述第一耦合器進(jìn)行分光，分光后一路到達(dá)所述第一氣室，經(jīng)過反射后回到所述第一耦合器，并到達(dá)所述光電探測(cè)器，形成第一條檢測(cè)脈沖。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲烷濃度分布式光纖檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：

其中，第二個(gè)氣室的甲烷檢測(cè)光路為所述激光器發(fā)出的脈沖光經(jīng)過所述隔離器后經(jīng)過所述第一耦合器進(jìn)行分光，分光后一路到達(dá)所述第一氣室，另一路經(jīng)過所述第一光纖延遲線到達(dá)所述n-1個(gè)耦合器中的第二個(gè)后進(jìn)入所述n個(gè)氣室中的第二個(gè)，經(jīng)過反射后回到所述第二耦合器，并經(jīng)過所述第一光纖延遲線和所述第一耦合器，到達(dá)所述光電探測(cè)器，形成第二條檢測(cè)脈沖。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲烷濃度分布式光纖檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：

其中，第n-2個(gè)氣室的甲烷檢測(cè)光路為所述激光器發(fā)出的脈沖光經(jīng)過所述隔離器后經(jīng)過所述第一耦合器進(jìn)行分光，分光后一路到達(dá)所述第一氣室，另一路依次經(jīng)過n-3條所述光纖延遲線與n-3個(gè)所述耦合器后到達(dá)所述第n-2氣室，在所述第n-2氣室內(nèi)經(jīng)過反射后再按照進(jìn)入時(shí)的光路反向傳輸，依次經(jīng)過n-3條所述光纖延遲線與n-3個(gè)所述耦合器到達(dá)所述第一耦合器并進(jìn)入所述光電探測(cè)器，形成第n-2條檢測(cè)脈沖。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲烷濃度分布式光纖檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：

其中，所述第n-1氣室的甲烷檢測(cè)光路為所述激光器發(fā)出的脈沖光經(jīng)過所述隔離器后經(jīng)過所述第一耦合器進(jìn)行分光，分光后一路到達(dá)所述第一氣室，另一路依次經(jīng)過n-2條所述光纖延遲線與n-2個(gè)所述耦合器后到達(dá)所述第n-1氣室，在所述第n-1氣室內(nèi)經(jīng)過反射后再按照進(jìn)入時(shí)的光路反向傳輸，依次經(jīng)過n-2條所述光纖延遲線與n-2個(gè)所述耦合器到達(dá)所述第一耦合器并進(jìn)入所述光電探測(cè)器，形成第n-1條檢測(cè)脈沖。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲烷濃度分布式光纖檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：

其中，所述第n氣室的甲烷檢測(cè)光路為所述激光器發(fā)出的脈沖光經(jīng)過所述隔離器后經(jīng)過所述第一耦合器進(jìn)行分光，分光后一路到達(dá)所述第一氣室，另一路依次經(jīng)過n-1條所述光纖延遲線與n-2個(gè)所述耦合器后到達(dá)所述第n氣室，在所述第n氣室內(nèi)經(jīng)過反射后再按照進(jìn)入時(shí)的光路反向傳輸，依次經(jīng)過n-1條所述光纖延遲線與n-2個(gè)所述耦合器到達(dá)所述第一耦合器并進(jìn)入所述光電探測(cè)器，形成第n條檢測(cè)脈沖。