[发明专利]一种基于光纤白光干涉测量技术的气体压力监测系统

说明书

本发明提供了一种基于光纤白光干涉测量技术的气体压力监测系统，包括白光干涉解调仪、光纤拓扑网和气压传感器组；白光干涉解调仪包括白光光源、第一光纤环形器、第二光纤环形器、第一光纤半反镜、反射镜、第一自聚焦透镜、步进电机、数据采集卡、光电探测器和计算机；光纤拓扑网由光开关或多路分路器构成并且以树状结构连接形成；气压传感器组包括多个相同的气压传感器，气压传感器包括弹性膜、反光涂层、传感器外壳、标准气压惰性气体、透明玻璃、第二光纤半反镜、第二自聚焦透镜。本发明提供的一种基于光纤白光干涉测量技术的气体压力监测系统，采用光学传感器对压力容器内部气压进行监测，更适合应用于恶劣条件下的气体压力容器的压力监测。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，尤其涉及一种基于光纤白光干涉测量技术的气体压力监测系统。

背景技术

气体压力监测是工业工程安全监测中重要的监测内容之一，被广泛应用于绝对高度监测，气体压力容器内部气压监测，气体储存容器的防泄漏监测等。在高温、强酸碱、强电磁场环境下压力容器的气压监测问题中，由于容器的自然老化锈蚀速度较快，锈蚀点的耐压强度下降，或气密性降低，会造成压力容器性能的下降。因此，气体压力容器内部气压监测，气体储存容器的防泄漏监测具有重要的工业工程价值和意义。

目前对气体压力容器内部气压监测，气体储存容器的防泄漏监测主要采用电学传感器，如：电容是传感器、电阻应变式传感器、电感式传感器等。电学传感器的普遍特点是系统成本低、稳定好、兼容性好、操作方便。但由于其是电学器件的本质特性，电学传感器普遍存在抗电磁干扰能力差；不耐酸碱腐蚀；自身结构带电，存在安全隐患等问题；不能用于高温、高压、强电磁场、易燃易爆、强腐蚀气体的容器压力监测。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中对强电磁场环境下的气体压力测量困难的问题。

本发明提供了一种基于光纤白光干涉测量技术的气体压力监测系统，采用光学传感器对压力容器内部气压进行监测，光学传感器具有耐酸碱腐蚀、耐高温、抗电磁干扰的特点；传感器本身不带电，不存在安全隐患等特点，更适合应用于恶劣条件下的气体压力容器的压力监测。

本发明采用如下技术方案：

一种基于光纤白光干涉测量技术的气体压力监测系统，包括白光干涉解调仪、光纤拓扑网和气压传感器组；

所述白光干涉解调仪包括白光光源、第一光纤环形器、第二光纤环形器、第一光纤半反镜、反射镜、第一自聚焦透镜、步进电机、数据采集卡、光电探测器和计算机；所述白光光源设置在所述第一光纤环形器的一号端口、所述第一光纤环形器的二号端口与所述第一光纤半反镜的输入端连接，所述第一光纤半反镜的输出端与所述第一自聚焦透镜连接，所述第一自聚焦透镜与所述反射镜之间形成空气光程，所述反射镜固定在所述步进电机上，所述步进电机由计算机控制，所述第一光纤环形器的三号端口与所述第二光纤环形器的一号端口连接，所述第二光纤环形器的二号端口连接光纤拓扑网，所述第二光纤环形器的三号端口连接光电探测器、数据采集卡；

所述光纤拓扑网由光开关或多路分路器构成并且以树状结构连接形成，一级多路分路器或光开关的输入端与第二光纤环形器的二号端口连接，前一级多路分路器或光开关的输出端分别连接后一级多路分路器或光开关的输入端，最后一级多路分路器或光开关与气压传感器连接；

所述气压传感器组包括多个相同的气压传感器，所述气压传感器包括弹性膜、反光涂层、传感器外壳、标准气压惰性气体、透明玻璃、第二光纤半反镜、第二自聚焦透镜；所述弹性膜固定在传感器外壳上，所述弹性膜内侧镀有反光涂层，所述传感器内部分为上下两个腔室，所述上下两个腔室由所述透明玻璃隔开，所述第二自聚焦透镜固定在传感器外壳底部并与弹性膜内侧的反光涂层垂直，所述第二光纤半反镜的输出端与所述第二自聚焦透镜连接，所述第二光纤半反镜的输入端与n级多路分路器或光开关连接。

进一步地，所述白光光源为中心波长1310nm的白光光源。