[发明专利]一种基于差分模式的分布式光纤气体传感器

权利要求书

1.一种基于差分模式的分布式光纤气体传感器，其特征在于，包括可调谐激光器(1)、调制信号产生模块(2)、光纤耦合模块(3)、分布式传感模块(4)、中央处理模块(5)和控制终端(6)，其中，

所述调谐激光器(1)，连接所述光纤耦合模块(3)，用于产生主路激光能量；

所述调制信号产生模块(2)，连接所述调谐激光器(1)和所述控制终端(6)，用于根据所述控制终端(6)的控制信号产生调节所述可调谐激光器(1)波长的电流和温度信号；

所述光纤耦合模块(3)，连接所述分布式传感模块(4)，用于将所述主路激光能量耦合为多路支路激光能量；

所述分布式传感模块(4)，连接所述中央处理模块(5)，用于将所述支路激光能量转换成反映待测气体信息的光声电压信号；

所述中央处理模块(5)，连接所述控制终端(6)，用于接收所述光声信号，并对所述光声电压信号进行处理；

所述控制终端(6)用于控制所述中央处理模块(5)从所述分布式传感模块(4)中采集所述光声电压信号；

所述光纤耦合模块(3)包括主路光纤(31)、光纤耦合器(32)和多个支路光纤(33)，其中，

所述主路光纤(31)的输入端连接所述可调谐激光器(1)的输出端，所述主路光纤(31)的输出端连接所述光纤耦合器(32)的输入端；

所述多个支路光纤(33)的输入端均连接所述光纤耦合器(32)的输出端，所述多个支路光纤(33)的输出端均连接所述分布式传感模块(4)的输入端；

所述分布式传感模块(4)包括与所述多个支路光纤(33)数量相同的多个分布式传感子模块(40)，其中，

每个所述分布式传感子模块(40)对应地连接一个所述支路光纤(33)；

所述分布式传感子模块(40)包括差分检测单元(41)和节点信号处理单元(42)，其中，

所述差分检测单元(41)的输入端连接对应的一个所述支路光纤(33)连接的输出端，所述差分检测单元(41)的输出端连接所述节点信号处理单元(42)；

所述节点信号处理单元(42)的输出端连接所述中央处理单元(5)的输入端；

所述差分检测单元(41)包括样品池(411)、参考池(412)和镜式斩波器(413)，其中，所述支路光纤(33)的入射光光轴与所述镜式斩波器(413)的斩波片呈45°角，并且入射光能够通过所述镜式斩波器(413)的转动在一个周期内交替地照射到所述样品池(411)或所述参考池(412)；

所述样品池(411)和所述参考池(412)的信号输出端以及所述镜式斩波器(413)的参考信号输出端均连接所述节点信号处理单元(42)；

所述节点信号处理单元(42)包括依次连接的信号混合子单元(421)、滤波放大子单元(422)、信号解调子单元(423)、信号储存子单元(424)和信号传输子单元(425)，其中，

所述信号混合子单元(421)的输入端分别连接所述样品池(411)的信号输出端和所述参考池(412)的信号输出端；

所述信号传输子单元(425)的输出端连接所述中央处理单元(5)的输入端。

2.根据权利要求1所述的基于差分模式的分布式光纤气体传感器，其特征在于，

所述样品池(411)和所述参考池(412)垂直分布于所述斩波片的两侧；

所述样品池(411)与所述支路光纤(33)的入射光光轴呈0°角；

所述参考池(412)与所述支路光纤(33)的入射光光轴呈90°角。

3.根据权利要求2所述的基于差分模式的分布式光纤气体传感器，其特征在于，

所述样品池(411)和所述参考池(412)均为光声谐振腔。

4.根据权利要求1所述的基于差分模式的分布式光纤气体传感器，其特征在于，所述镜式斩波器(413)的信号输出端连接所述信号解调子单元(423)的输入端。