[实用新型]光纤气体传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及到光声气体传感的方法和传感器，特别涉及到利用构成的低精细度光纤法布里-珀罗干涉检测光声信号的装置。本实用新型属于光纤传感技术领域，主要用于气态物质的浓度的传感检测。

背景技术

气体的探测，尤其是可燃、易爆、有毒有害气体的探测，对工农业生产、人民生活、科学研究和国家安全至关重要。

气体传感器利用光声效应检测气态分析物的浓度的用法已经众所周知，如先技术[美国专利No.4740086]描述了在光激发气态分析物时用光声气体传感器把调幅光源的光能转换成声能的情况。当入射到气室的光能被待测气体吸收后，就生成强度对应于气室内待测气体浓度的声压力波，该声压力波被电容微音器检测。光声气体传感技术具有灵敏度高、气室所需体积小等一系列优点，得到了广泛研究和应用。

光纤传感器由于具有抗电磁干扰、灵敏度高、电绝缘性好、安全可靠、耐腐蚀、便于复用组网等诸多优点，因而在工业、农业、生物医疗、国防等各领域均有广阔应用前景。为了将光声气体传感原理和光纤传感技术相结合，集成两者的优点，形成新型光纤光声气体传感技术，人们已经提出了若干技术方案。在先技术之二[基于光声光谱法的光纤气体传感器研究，中国激光，第31卷，第8期，2004年]中，提出了一种采用光纤马赫曾德干涉相位传感器代替传统的微音器的方案，将光纤马赫曾德干涉仪的一臂缠绕在光声气腔的外壁，当气体吸收光能产生声压力波，声压力波将使得光声气腔的直径变化，使缠绕在其上的光纤产生径向应变，引起光波的相位变化，通过测量相位变化来感知声压力波变化，进而得到气体浓度信息。但是，由于热胀冷缩，环境温度变化也会引起光声气腔直径变化，同时参考臂光纤会受到光声气腔外气流和温度的影响，而且光纤的缠绕会产生双折射，从而产生较大的与气体吸收无关的相位噪声，造成测量灵敏度低和测量稳定性差。另外，其激励光源采用染料激光器，体积大；光强调制采用机械斩波器，频率低。使得光纤传感技术的优点没有得到充分发挥。

又如CN200510012344.5光纤气体传感器，包括由普通实芯光纤连接的光源、耦合器、气体吸收池、对比光纤和光电探测器，还包括信号采集处理系统，所述的气体吸收池中的光纤和对比光纤是微结构空芯光纤，其连接关系如下：光源接耦合器的输入，耦合器的一路输出接气体吸收池，气体吸收池再接光电探测器，耦合器的另一路输出接对比光纤，对比光纤再接光电探测器，光电探测器的输出接信号采集处理系统。

CN200610012988.9空芯光子晶体光纤气体传感器.是一种空芯光子晶体光纤气体传感器。解决了现有光纤气体传感器存在系统装置比较复杂、吸收光程不易控制、光路的耦合损耗也比较大的问题，包括光源、通过普通光纤、光分路器与光源连接的导光气室光路和采用普通光纤的参考光路、及设置于导光气室光路和参考光路另一端的包含光电二极管、锁相放大器的用于为外部气体浓度监测电路提供信号的信号转换部分，导光气室采用其上开有微米级大小透气微孔的空芯光子晶体光纤。

发明内容

本实用新型目的为：提出一种采用构成低精细度光纤法布里-珀罗干涉检测光声信号的传感器，提供一种具有高稳定度和高灵敏度的光纤光声气体传感器。