[发明专利]一种液体环境下的透射式光纤气体传感探头装置

说明书

本发明属于光学气体传感技术领域，公开了一种液体环境下的透射式光纤气体传感探头装置。装置包括透射式光纤气体传感探头、阻液透气单元和气路控制接口；透射式光纤气体传感探头的中间主体部分嵌套在阻液透气单元的内部，透射式光纤气体传感探头的第一端部、第二端部分别经由两个气路控制接口延伸出阻液透气单元的第一末端、第二末端；阻液透气单元的两个末端分别与透射式光纤气体传感探头之间采用阻液材料进行密封；阻液透气单元包括阻液透气微气室，阻液透气微气室用于允许气体进入阻液透气微气室的内部，并阻止液体进入阻液透气微气室的内部。本发明解决了光纤气体传感探头在液体环境中容易失效的问题，使其可在复杂液体环境下工作。

技术领域

本发明涉及光学气体传感技术领域，尤其涉及一种液体环境下的透射式光纤气体传感探头装置。

背景技术

气体传感技术在医疗、航空航天、工业生产、环境监测、消防监测等多种领域具有广阔的应用空间，对待测环境中存在的特定类型气体进行准确的探测，测量其准确的浓度可以有效的进行科学研究、安全预警等工作。

现有对于气体进行传感探测的技术中，最主要的是基于半导体、电化学等依靠电源激励并通过气敏材料产生的电压变化而检测气体浓度的传感器技术。这类技术经过了数十年的技术改革与商业化发展，但由于其固有传感原理属性，仍难以解决传感器探头体积大、灵敏度相对不足、抗气体串扰能力较差、存在气体中毒等缺点。这些不足严重阻碍了众多技术指标要求较高的气体传感应用。

在液体环境下进行气体传感探测是气体传感领域最值得突破的关键技术之一，它在海洋能源探测、燃料监测、绝缘液体状态监测等众多应用场景具有迫切需求。然而，这些气体探测需求往往存在如下难点。

一是探测环境的背景物质为液相状态，而气体传感的关键则是需要气敏元件或特定形式的物理波与气体接触并产生物理或化学耦合。而气体在液体中的存在形式往往呈现为液相溶解气体或气液混合体，直接在液体中使用现有传感器进行探测不仅存在无法传感的问题，更会存在绝缘失效、液体阻塞失效等严重问题。因此，现有方式多基于液体采样后经由脱气装置进行气液分离后进行分析检测。但这种现有方式由于液体采样特性，除了存在操作复杂、周期长、实时性差等不足，待测气体更可能在脱气处理、样品转移过程产生进一步化学演化，影响原有环境的气体测量准确度。

此外，此类探测环境下的气体浓度往往十分低，传统的气体传感器难以实现ppb(十亿分之一)甚至ppt(万亿分之一)的探测极限。而探测能力较高的色谱、质谱等仪器由于体积庞大、成本高昂，更加难以在此类环境中应用。

在液体环境中进行气体探测，需要满足避免液体干扰、无源传感或绝缘传感、高探测极限、探头体积小的技术需求。鉴于现有技术中光纤气体传感探头在液体环境中容易失效，因此本领域亟需设计出能够在复杂液体环境下工作的光纤气体传感探头装置。

发明内容

本发明通过提供一种液体环境下的透射式光纤气体传感探头装置，解决了现有技术中光纤气体传感探头在液体环境中容易失效的问题。

本发明提供一种液体环境下的透射式光纤气体传感探头装置，包括：透射式光纤气体传感探头、阻液透气单元和气路控制接口；

所述透射式光纤气体传感探头的中间主体部分嵌套在所述阻液透气单元的内部，所述透射式光纤气体传感探头的第一端部经由一个所述气路控制接口延伸出所述阻液透气单元的第一末端，所述透射式光纤气体传感探头的第二端部经由另一个所述气路控制接口延伸出所述阻液透气单元的第二末端；所述阻液透气单元的所述第一末端、所述第二末端分别与所述透射式光纤气体传感探头之间采用阻液材料进行密封；

两个所述气路控制接口均用于连接气体压力和温度控制设备；

所述透射式光纤气体传感探头包括干涉传感单元、气体扩散通道、单模光纤；所述干涉传感单元的两端分别与两个所述单模光纤连接，所述气体扩散通道用于允许气体进入所述干涉传感单元的气室中；