[发明专利]一种基于光纤耦合模式的多节点光声气体检测方法

说明书

本发明涉及一种基于光纤耦合模式的多节点光声气体检测方法，所述方法包括：在待测区域的多个节点处分别收集待测气体；通过激光器产生主路激光，并将所述主路激光耦合成多路支路激光；利用所述支路激光分别照射所述多个节点的待测气体，获取反映所述待测气体特征的光声电压信号；对来自所述多个节点的光声电压信号进行处理和分析，得到所述区域内待测气体的化学成分和浓度分布信息。该多节点光声气体检测方法能够将激光光源耦合成多路的支路激光光源，实现激光光源远距离多节点复用以及广阔区间内的气体浓度检测，使气体检测系统更加小型化、低成本化。

技术领域

本发明属于气体无损检测技术领域，具体涉及一种基于光纤耦合模式的多节点光声气体检测方法。

背景技术

光声气体传感器是一种将气体化学成分种类和含量转化成对应电信号的转换器，在污染检测、工业生产、航空航天、火灾预警和医疗诊断等诸多方面有着重要的应用价值，其中，光纤耦合模式光声气体检测法基于光学测量方法，可在不易接触的危险区域或难以到达的不利地形对气体实现非接触式在线检测，且对被测对象不产生任何破坏。光学气体检测方法具有气体样品无需复杂前处理相对背景噪声低、对环境无二次污染、优势，工农业发展的需求和人们健康环保意识的提高使得光学气体检测的发展非常迅速。

应用光纤传输光信号可极大程度地降低光信号的损耗和提高保真能力，加之近年来光纤耦合技术的发展，使得激光光源能量可传输至广阔区域内多节点，实现激光信号复用。然而，现有技术的光纤气体检测方法对光源能量的利用率较低，如何进一步提高光源能量利用率、降低节点气体传感器噪声、提高气体检测精度一直是痕量气体检测领域的研究热点。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于光纤耦合模式的多节点光声气体检测方法。本发明通过以下技术方案实现高光能利用效率和高检测精度的气体光声传感器：

本发明提供了一种基于光纤耦合模式的多节点光声气体检测方法，所述方法包括：

步骤1：在待测区域的多个节点处分别收集待测气体；

步骤2：通过激光器产生主路激光，并将所述主路激光耦合成多路支路激光；

步骤3：利用所述支路激光分别照射所述多个节点的待测气体，获取反映所述待测气体特征的光声电压信号；

步骤4：对来自所述多个节点的光声电压信号进行处理和分析，得到所述待测区域内待测气体的化学成分和浓度分布信息。

在本发明的一个实施例中，所述待测区域的每个节点处设置有第一光声谐振腔和第二光声谐振腔，并且在所述步骤1之后还包括：

将参考气体与待测气体的混合气体放置在所述第一光声谐振腔中；将参考气体放置在所述第二光声谐振腔中。

在本发明的一个实施例中，所述步骤2包括：

步骤21：通过可调谐激光器产生主路激光；

步骤22：根据所述待测气体调节所述主路激光的波长；

步骤23：将所述主路激光通过主路光纤传输至光纤耦合装置，并将所述主路激光耦合成多路支路激光；

步骤24：将所述支路激光分别通过支路光纤传输至相应的节点。

在本发明的一个实施例中，所述步骤3包括：

步骤31：控制所述支路激光交替地照射到所述第一光声谐振腔和所述第二光声谐振腔；

步骤32：在所述第一光声谐振腔处获取参考气体和待测气体的混合气体的第一光声电压信号；

步骤33：在所述第二光声谐振腔处获得参考气体的第二光声电压信号。

在本发明的一个实施例中，所述支路激光的入射光光轴与所述镜式斩波器的斩波片呈45°角。