[发明专利]一种基于差分模式的分布式光纤气体传感器

说明书

本发明涉及一种基于差分模式的分布式光纤气体传感器，包括可调谐激光器、调制信号产生单元、光纤耦合模块、分布式传感模块、中央处理模块和控制终端，其中，调谐激光器用于产生主路激光能量，调制信号产生模块用于调节可调谐激光器的波长；光纤耦合模块连接分布式传感模块，用于将主路激光能量耦合至多路支路光纤；分布式传感模块用于将支路激光能量转换成反映待测气体信息的光声信号；中央处理模块用于接收和处理光声信号；控制终端用于控制中央处理模块和调制信号产生单元。本发明的分布式光纤气体传感器通过光纤耦合模块将单一光源能量传输至多个分布式传感模块，实现了光能量多次复用以及广阔区间内的气体浓度检测。

技术领域

本发明属于气体无损检测技术领域，具体涉及一种基于差分模式的分布式光纤气体传感器。

背景技术

气体传感器是一种将气体某种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，光纤气体传感器基于光学测量方法，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。光纤气体检测方法具有气体样品无需复杂前处理、测量过程较为简单、背景噪声低、无损无污染等优势，工农业发展的需求和人们健康环保意识的提高使得光纤气体传感器的发展非常迅速。

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点，实现激光信号复用。然而，现有技术的光纤气体传感器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一直是光纤气体传感器研究的热点。

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差分模式的分布式光纤气体传感器。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种基于差分模式的分布式光纤气体传感器，包括可调谐激光器、调制信号产生模块、光纤耦合模块、分布式传感模块、中央处理模块和控制终端，其中，

所述调谐激光器，连接所述光纤耦合模块，用于产生主路激光能量；

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

所述光纤耦合模块，连接所述分布式传感模块，用于将所述主路激光能量耦合至多路支路光纤；

所述分布式传感模块，连接所述中央处理模块，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，连接所述控制终端，用于接收所述光声信号，并对所述光声电压信号进行处理。

所述控制终端用于控制所述中央处理模块从所述分布式传感模块中采集所述光声电压信号。

在本发明的一个实施例中，所述光纤耦合模块包括主路光纤、光纤耦合器和多个支路光纤，其中，

所述主路光纤的输入端连接所述可调谐激光器的输出端，所述主路光纤的输出端连接所述光纤耦合器的输入端；

所述多个支路光纤的输入端均连接所述光纤耦合器的输出端，所述多个支路光纤的输出端均连接所述分布式传感模块的输入端。

在本发明的一个实施例中，所述分布式传感模块包括与所述多个支路光纤数量相同的多个分布式传感子模块，其中，

每个所述分布式传感子模块对应地连接一个所述支路光纤。

在本发明的一个实施例中，所述分布式传感子模块包括差分检测单元和节点信号处理单元，其中，

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