[实用新型]一种消除动态损耗影响的多点气体浓度检测装置

说明书

本实用新型公开了一种消除动态损耗影响的多点气体浓度检测装置，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

本实用新型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。

实用新型内容

本实用新型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装置。

本实用新型为实现上述目的，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检测装置，包括信号发生器、电压加法器、激光发射器、第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、模拟开关、前置放大电路、锁相放大器、数据采集系统和计算机系统，所述信号发生器的信号输出端与电压加法器的同步信号输入端相连，信号发生器的另一端同步信号输出端连接至锁相放大器，所述电压加法器的输出端与激光发射器相连接，且激光发射器输出端与第一耦合器相连，第一耦合器按固定的耦合比将光路分为光路一和光路二，光路一设置有含未知浓度信息的第一待测气室，光路二设置有含固定浓度信息的第一参考气室；所述第一待测气室的侧壁上设置有第一准直器，与第一准直器相对应的另一侧壁上设置有第三准直器；所述第一参考气室的侧壁上设置有第二准直器，与第二准直器相对应的另一侧壁上设置有第四准直器；所述第一待测气室通过第三准直器与第二耦合器相连，所述第二耦合器将第一待测气室出来的输出光按固定的耦合比将光路再次分为光路三和光路四，光路三设置有含未知浓度信息的第二待测气室，光路四设置有含固定浓度信息的第二参考气室，所述第二待测气室的侧壁上设置有第五准直器，与第五准直器相对应的另一侧壁上设置有第七准直器；所述第二参考气室的侧壁上设置有第六准直器，与第六准直器相对应的另一侧壁上设置有第八准直器；所述第二待测气室通过第七准直器与第三耦合器相连，所述第三耦合器将第二待测气室的输出光按固定的耦合比将光路再次分为光路五和光路六，光路五设置有含未知浓度信息的第三待测气室，光路六设置有含固定浓度信息的第三参考气室，所述第三待测气室的侧壁上设置有第九准直器，与第九准直器相对应的另一侧壁上设置有第十一准直器；所述第三参考气室的侧壁上设置有第十准直器，与第十准直器相对应的另一侧壁上设置有第十二准直器；所述第一待测气室、第二待测气室、第三待测气室与第一参考气室、第二参考气室、第三参考气室为型号、大小完全相同的光声池，光声池内设置有光声谐振腔和微音器，所述光声谐振腔呈圆柱形，所述第一待测气室、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接，所述模拟开关的信号输出端连接至前置放大电路，且前置放大电路的输出端连接有锁相放大器，所述锁相放大器提取的信号由数据采集系统进行采集处理，所述数据采集系统的信号输出端连接至计算机系统。