[发明专利]基于光纤传感的分布式甲烷气体浓度检测装置

权利要求书

1.基于光纤传感的分布式甲烷气体浓度检测装置，其特征在于，所述检测装置包括激光光源、激光滤波及耦合单元、光纤隔离器、N个传感气室、N个输入侧耦合器、N个输出侧耦合器、激光滤波器、光电探测器、除法器、激光调制器和信号处理单元；

信号处理单元用于通过激光调制器对激光光源进行脉宽调制；

激光滤波及耦合单元用于对激光光源发出的激光进行滤波，得到波长1644nm的激光和波长1654nm的激光，并在将二者耦合后发射至光纤隔离器；

N个传感气室分别设置在N个甲烷气体浓度待测点，传感气室透气设置；

N个输入侧耦合器均为1×2耦合器，N个输出侧耦合器均为2×1耦合器；

光纤隔离器的输出端与第一输入侧耦合器的输入端相连；

对于第一输入侧耦合器～第N输入侧耦合器，前者的第一输出端与后者的输入端相连；

每个传感气室的激光输入端和激光输出端分别与同一序号的输入侧耦合器的第二输出端和同一序号的输出侧耦合器的第一输入端相连；

对于第一输出侧耦合器～第N输出侧耦合器，前者的第二输入端与后者的输出端相连；

激光滤波器用于过滤掉第一输出侧耦合器的出射激光中除波长1644nm的激光和波长1654nm的激光外的干扰光；

光电探测器用于将激光滤波器发来的波长1644nm的激光和波长1654nm的激光分别转换为第一电信号和第二电信号；

除法器用于获得第一电信号与第二电信号的比值；

信号处理单元还用于根据所述比值得到相应的甲烷气体浓度值，并根据所述比值对应的脉冲所在的时间序列以及所述检测装置的光路的总长度，确定该甲烷气体浓度值对应的传感气室。

2.根据权利要求1所述的基于光纤传感的分布式甲烷气体浓度检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括第一放大器和第二放大器，第一放大器的输入端和输出端分别与光电探测器的第一电信号输出端和除法器的第一输入端相连，第二放大器的输入端和输出端分别与光电探测器的第二电信号输出端和除法器的第二输入端相连。

3.根据权利要求2所述的基于光纤传感的分布式甲烷气体浓度检测装置，其特征在于，激光光源为宽带光源，其输出激光的波长范围为1500nm～1700nm。

4.根据权利要求3所述的基于光纤传感的分布式甲烷气体浓度检测装置，其特征在于，所述检测装置的各个功能器件之间的光路均采用单模光纤实现。

5.根据权利要求4所述的基于光纤传感的分布式甲烷气体浓度检测装置，其特征在于，

对于第一输入侧耦合器～第N输入侧耦合器，前者与后者之间的单模光纤的长度均相等，对于第一输出侧耦合器～第N输出侧耦合器，前者与后者之间的单模光纤的长度均相等，每个传感气室与同一序号的输入侧耦合器之间的单模光纤的长度均相等，每个传感气室与同一序号的输出侧耦合器之间的单模光纤的长度均相等。

6.根据权利要求5所述的基于光纤传感的分布式甲烷气体浓度检测装置，其特征在于，传感气室避光设置。

7.根据权利要求6所述的基于光纤传感的分布式甲烷气体浓度检测装置，其特征在于，输入侧耦合器的第一输出端与第二输出端的分光比为90:1。

8.根据权利要求7所述的基于光纤传感的分布式甲烷气体浓度检测装置，其特征在于，激光调制器为声光调制器。

9.根据权利要求8所述的基于光纤传感的分布式甲烷气体浓度检测装置，其特征在于，激光光源发出的激光脉冲信号的脉宽为10ns～50ns。