[实用新型]一种多衰荡干涉型全光纤气体传感器

说明书

本实用新型公开了一种多衰荡干涉型全光纤气体传感器，包括光源、环形器、耦合器A、偏振控制器A、偏振控制器B、耦合器B、气体吸收池、光纤延迟线、声光调制器、驱动器、电脑、自平衡探测器、数据采集卡。本实用新型提高了干涉信号可见度、确保了相邻的光脉冲序列在时域上被分开、有效消除了输出的干涉信号直流成分及系统背景噪声，提高了系统信噪比。采用快速傅里叶变换将干涉信号转变为时域信号，从而获得一系列衰荡脉冲序列。本实用新型结构简单可靠，具有良好的互易性，不易受振动等外界环境影响，大大提高了气体传感器的灵敏度和稳定性。

技术领域

本实用新型涉及一种光纤气体传感器，尤其涉及一种多衰荡干涉型全光纤气体传感器；属于光电检测技术领域。

背景技术

在工业生产和日常生活中，不可避免地会产生一些易燃易爆、有毒有害的气体，不仅会严重威胁生产安全，也会对生态环境造成一定的破坏，危害人们的身体健康，必须对这些气体的浓度进行快速准确的检测，以便及时采取措施，避免发生灾害事故。

传统常用的催化燃烧式电子气体传感器测量精度偏低，无法彻底解决频繁校正的问题。基于色谱分析技术的气体传感器，例如气体色谱分析仪、束管系统等，具有较高的测量精度，但其通常需要从实际工作环境中先采集样本，然后送样到实验室内进行分析检测，工序繁琐，不能实时在线监测；基于光谱吸收的光纤气体传感器由于本质安全，易于组网和适用于远距离在线检测等优点，越来越受到普遍关注，在煤矿危害气体检测、管廊隧道火灾气体检测等应用中发挥了巨大作用。

直接光谱吸收式光纤气体传感器能够快速、便捷地实现远程在线气体浓度检测，但许多气体在近红外波段吸收系数非常微弱，易造成测量灵敏度普遍偏低。腔衰荡光谱吸收技术是最重要的高灵敏气体检测技术之一，它通过使光多次经过待测气体反复地被气体吸收，增加光与气体的有效作用，获得更高检测精度。根据不同的结构分类，可以将光纤衰荡腔分为三大类：光纤环形腔、光纤光栅腔和纤端涂覆腔。其中光纤环形衰荡腔的应用最为广泛，它由两个光纤耦合器和气体吸收池构成，这种结构简单稳定，易于实现，但光波耦合进入衰荡腔内时将会引入耦合损耗，即便选择分光比为99:1的耦合器，耦合损耗仍是衰荡腔固有损耗的重要部分，严重缩短了衰荡时间，引起输出衰荡序列快速衰退，使检测精度严重受限，目前光纤衰荡腔技术难以从根本上消除增益起伏和自发辐射效应的影响，腔内插入光源（1）放大后加剧了衰荡腔的不稳定性，致使了系统灵敏度升高但稳定性大大下降。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种多衰荡干涉型全光纤气体传感器，以解决上述背景技术中提出工序繁琐、灵敏度低、稳定性差等问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种多衰荡干涉型全光纤气体传感器，包括光源、环形器、耦合器A、偏振控制器A、偏振控制器B、耦合器B、气体吸收池、光纤延迟线、声光调制器、驱动器、电脑、自平衡探测器、数据采集卡，其特征在于：所述环形器连接于光源，所述耦合器A连接于环形器，所述偏振控制器B连接于耦合器A，所述耦合器B上端连接于偏振控制器B，所述气体吸收池上端连接于耦合器B上端，所述偏振控制器A连接于耦合器A，所述声光调制器连接于偏振控制器A，所述光纤延迟线连接于声光调制器，所述耦合器B下端连接于光纤延迟线，所述气体吸收池下端连接于耦合器下端；所述自平衡探测器连接于环形器，所述自平衡探测器连接于耦合器A，所述数据采集卡连接于自平衡探测器，所述电脑连接于数据采集器，所述驱动器连接于电脑，所述声光调制器连接于驱动器。

优选地，所述光源通过温度控制和电流驱动调节激光器输出波长与待测气体的吸收线一致。

优选地，所述声光调制器无方向选择性，从任何一个端口输入的光波频移量都相同，且只与驱动器设置的参数有关，输入输出端口可双向互换的声光调制器。

优选地，所述耦合器A能够将光源发出的激光分成顺时针和逆时针两个方向传播，耦合器B能够将光信号再次分成两束传播。

优选地，所述自平衡探测器能够作差分探测实现光电转换。