[发明专利]基于可调谐半导体激光器的在线式原油挥发气体传感器

权利要求书

1.一种基于可调谐半导体激光器的在线式原油挥发气体传感器，其特征在于包括：

集成所述检测单元的探头、激光光源以及计算单元；

所述的探头包括：

封装在探头内部的无源的光纤气室、干涉光路以及光纤光栅温度传感器；

所述的激光光源经过光纤将检测光传输到所述的无源光纤气室、干涉光路以及光纤光栅温度传感器；

所述的无源光纤气室、干涉光路以及光纤光栅温度传感器分别连接有信号检测模块；

计算单元接受信号检测模块输出的信号，经过计算得到折射率、温度、湿度参数；

根据所述的折射率、温度和湿度，计算得出当前油气浓度。

2.根据权利要求1所述的基于可调谐半导体激光器的在线式原油挥发气体传感器，其特征还在于：

所述的激光光源包括：通过光纤照射无源光纤气室的第一激光器以及通过耦合器分别照射干涉光路和光纤光栅温度传感器的第二激光器。

3.根据权利要去2所述的基于可调谐半导体激光器的在线式原油挥发气体传感器，其特征还在于：

所述的第一激光器为1392nm激光器；第二激光器为1550nm激光器。

4.根据权利要求2所述的基于可调谐半导体激光器的在线式原油挥发气体传感器，其特征还在于光纤光栅温度传感器包括光纤环形器、光电接收器，数据处理模块；

所述的第二激光器发射的激光通过所述的光纤环形器进入光纤光栅，光栅返回光进入环形器进入光电接收器转化为电流，通过对电流值的分析计算得出光栅中心波长的变化量，进而测量出光栅所处位置的温度。

5.根据权利要求1所述的基于可调谐半导体激光器的在线式原油挥发气体传感器，其特征还在于浓度计算方法如下：

定义：修正后浓度P1、当前温度T、当前湿度Q、未修正浓度P、基准温度T0、基准湿度Q0；

系统使用前进行初始化，初始化期间记录基准温度和基准湿度。

浓度修正算法如下：

P1＝(Q-Q0)*A+(T-T0)*B+P

A为湿度修正因数，B为温度修正因数，AB参数在初始化过程中进行设置。

6.根据权利要求1所述的基于可调谐半导体激光器的在线式原油挥发气体传感器，其特征还在于所述的探头还包括：

光纤分路器，外部入射光源经由该光纤分路器1，分为至少2束，进入气体检测回路和参考回路；

所述的检测回路，至少包括发射准直器、接收准直器、以及位于两准直器之间的开放型气体检测区域；

所述的参考回路，至少包括发射准直器、接收准直器、以及位于所述发射准直器和接收准直器之间的开放型参考区域。

7.根据权利要求6所述的基于可调谐半导体激光器的在线式原油挥发气体传感器，其特征还在于：

所述的检测回路中还具有回路光纤分路器，将输入的光纤分为检测光纤和对照光纤；

所述的检测光纤与一发射准直器连接，发射准直器照射所述的开放型气体检测区域，由一接收准直器接收后，由一接收光纤传到至检测回路的末端光纤分路器；

所述的回路光纤分路器通过对照光纤与所述的末端光纤分路器连接。

8.根据权利要求7所述的基于可调谐半导体激光器的在线式原油挥发气体传感器，其特征还在于：所述的参考回路中还具有回路光纤分路器，将输入的光纤分为参考光纤和对照光纤；

所述的参考光纤与一发射准直器连接，发射准直器照射所述的开放型参考区域，由一接收准直器接收后经光纤传递至参考回路的末端光纤分路器。

9.根据权利要求7或8所述的基于可调谐半导体激光器的在线式原油挥发气体传感器，其特征还在于：

所述的开放型气体检测区域和开放型参考区域为气室。