[发明专利]一种抗干扰光纤光声气体传感系统及方法

权利要求书

1.一种抗干扰光纤光声气体传感系统，其特征在于，包括光纤光声气体传感器、驱动电路、窄线宽光源、掺铒光纤放大器、光纤、光纤耦合器、宽谱光源、解调仪和上位机，所述光纤光声气体传感器包括两个法布里-珀罗腔，所述窄线宽光源由驱动电路调制后输出特定波长的激光并通过掺铒光纤放大器进行光放大，放大后的激光经过光纤传输到光纤光声气体传感器中，宽谱光源发出的宽谱光经过光纤耦合器后进入到光纤光声气体传感器，返回的干涉信号经由光纤耦合器传输到解调仪，目标气体在光纤光声气体传感器中发生光声效应，两个法布里-珀罗腔的腔长都发生变化，导致对应的干涉谱发生变化，解调仪解调两个法布里-珀罗腔的腔长信息并将两个腔长携带的光声信号、振动、噪声信息相减，解调仪将信号传输给上位机进行显示。

2.根据权利要求1所述的一种抗干扰光纤光声气体传感系统，其特征在于，所述光纤光声气体传感器包含2个光纤陶瓷插针、1个扩散孔、2个声波敏感膜片、1个光声气室、2个平面反射镜和1个外壳，所述2个光纤陶瓷插针平行设置于外壳内部的左侧，与2个光纤陶瓷插针的右端面垂直的设置一个声波敏感膜片，该声波敏感膜片的右侧预设距离平行设置另外一个声波敏感膜片，两个声波敏感膜片之间形成光声气室，光声气室的上方竖直向上设置扩散孔，所述扩散孔与外界连通，所述2个平面反射镜呈预设角度放置在外壳内部的右侧且夹角正对着所述声波敏感膜片。

3.根据权利要求2所述的一种抗干扰光纤光声气体传感系统，其特征在于，所述目标气体经扩散孔扩散进入到光声气室内，窄线宽光源发射的光束经上方的光纤陶瓷插针入射到光声气室内激发产光声效应，下方的光纤陶瓷插针与两个声波敏感膜片的内表面分别构成两个法布里-珀罗腔，光声效应使光声气室内气体发生周期性热膨胀，使声波敏感膜片发生受迫振动，从而引起法布里-珀罗腔的腔长变化。

4.根据权利要求2所述的一种抗干扰光纤光声气体传感系统，其特征在于，所述声波敏感膜片是透明薄膜，且两个声波敏感膜片的右侧表面均镀有增透膜。

5.根据权利要求2所述的一种抗干扰光纤光声气体传感系统，其特征在于，所述2个声波敏感膜片直径均为8～12mm且2个声波敏感膜片的间距0.4～0.6mm，所述光声气室的直径为8～12mm，高度为0.4～0.6mm。

6.根据权利要求2所述的一种抗干扰光纤光声气体传感系统，其特征在于，位于外壳下方的光纤陶瓷插针对准声波敏感膜片的中心位置。

7.根据权利要求2所述的一种抗干扰光纤光声气体传感系统，其特征在于，所述扩散孔的直径为0.1～0.3mm。

8.根据权利要求2所述的一种抗干扰光纤光声气体传感系统，其特征在于，所述两个平面反射镜呈直角放置。

9.根据权利要求1所述的一种抗干扰光纤光声气体传感系统，其特征在于，所述法布里-珀罗腔对应的干涉谱表示为：

其中，I₀(λ)为入射光的功率谱，γ为条纹精细度，d₀为静态F-P腔长，λ为入射光波长，Δd为动态腔长变化量。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种抗干扰光纤光声气体传感系统的方法，其特征在于，所述目标气体在光纤光声气体传感器中发生光声效应，两个法布里-珀罗腔的腔长都发生变化，导致对应的干涉谱发生变化，解调仪解调两个法布里-珀罗腔的腔长信息并将两个腔长携带的光声信号、振动、噪声信息相减，得到滤除干扰并增强信号强度的光声信号，根据光声信号与气体浓度之间的比例关系获得目标气体的浓度。