[发明专利]一种消除动态损耗影响的多点气体浓度检测方法及其检测装置

说明书

本发明公开了一种消除动态损耗影响的多点气体浓度检测方法及其检测装置，该方法是在每个待测气室上并联一个型号完全相同的光声池作为参考气室，参考气室气体浓度已知，将两气室输出的二次谐波信号做比值，通过比值可以看出待测气室气体浓度与两气室二次谐波信号比值呈线性关系，利用上述关系式可直接由参考气室气体浓度和两气室二次谐波信号比值求出待测气室浓度信息。该方法既能实现多点气体浓度检测又可消除光纤弯曲损耗影响以及第一待测气室对第二待测气室、第一待测气室和第二待测气室对第三参考气室的气体浓度检测时前端气室造成的吸收损耗影响。

技术领域

本发明涉及气体浓度检测技术领域，具体地涉及一种消除动态损耗影响的多点气体浓度检测方法及其检测装置。

背景技术

光纤气体传感技术是目前传感领域具有广阔前景的技术，光纤气体传感器以其高灵敏度，高精度，响应速度快等优点在多个行业都有具体的应用，尤其是近年来化工厂爆炸事件频发，大量有毒有害气体严重威胁着生态环境和人类健康，因此对一些有害的痕量气体检测对保证我们人类的安全显得尤为重要。不仅如此，在矿业开采，输油输气管道，一些企业操作车间，对于一些痕量气体的检测，不仅要求高精度，还要求能实现分布式多点检测，以此来保障作业中的安全，但是在多点气体检测的过程中，容易受外界环境以及自身的影响而产生光纤损耗，造成气体检测精度低。

光纤损耗是光纤传输质量一个重要的标志，引起光纤损耗的因素有很多，在多点气体检测中，光线弯曲以及串联气室前端检测气室吸收引起的动态损耗，都会使光信号经光纤传输后，光的强度逐渐减弱，与此同时，光信号也会逐渐减弱，后续锁相放大器的输出信号中背景信号过大，影响检测精度以及稳定性。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术中存在的缺陷而提供了一种结构设计合理，操作简单，能够有效消除动态损耗影响的多点气体浓度检测方法及其检测装置。

本发明为实现上述目的，所采取的技术方案是：

一种消除动态损耗影响的多点气体浓度的检测方法，包括如下步骤：

(a)首先将信号发生器输出的两种波形经过叠加后形成调制光并通过激光准直器发射出的激光束，激光束连接第一耦合器分为两束，分别通过第一准直器、第二准直器进入第一待测气室和第一参考气室后穿过光声谐振腔，调制光被气体吸收能量，由光声效应产生的声波，光声谐振腔壁上产生共振，使声波信号增强，信号被微音器探测，微音器将声信号转换成电信号输出；

(b)激光束再由第三准直器收集连接第二耦合器再次分为两束，分别通过第五准直器、第六准直器进入第二待测气室和第二参考气室后穿过光声谐振腔，调制光被气体吸收能量，由光声效应产生的声波，光声谐振腔壁上产生共振，声波信号被微音器探测，微音器将声信号转换成电信号输出；

(c)激光束再由第七准直器收集连接第三耦合器再次分为两束，分别通过第九准直器、第十准直器进入第三待测气室和第三参考气室后穿过光声谐振腔，调制光被气体吸收能量，由光声效应产生的声波，光声谐振腔壁上产生共振，声波信号被微音器探测，微音器将声信号转换成电信号输出；

(d)第一待测气室、第二待测气室、第三待测气室以及第一参考气室、第二参考气室、第三参考气室的微音器与模拟开关相连，用于控制每条光路的信号输出；模拟开关的另一端连接前置放大电路，将电流信号转化成电压信号，此信号经由锁相放大器提取，最后由数据采集系统收集谐波信号，并将其传输到计算机进行数据处理。