一種基于雙波長(zhǎng)光纖環(huán)形腔的氣體濃度檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于氣體檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于雙波長(zhǎng)光纖環(huán)形腔的氣體濃度檢測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]早在上個(gè)世紀(jì)20年代，人類就開始了對(duì)氣體檢測(cè)設(shè)備和方法的研究，時(shí)至今日，可監(jiān)測(cè)的氣體從早期的CO和CH;發(fā)展為涵蓋CH等爆炸性氣體、H2S等有害氣體、02、H20、⑶等環(huán)境氣體、CO等工程氣體以及揮發(fā)的酒精和煙氣等的綜合性監(jiān)測(cè)設(shè)備。各類氣體傳感器也相繼而生，現(xiàn)有氣體傳感器主有半導(dǎo)體型氣體傳感器、電化學(xué)型氣體傳感器、固體電解質(zhì)氣體傳感器、接觸燃燒型氣體傳感器、高分子型氣體傳感器以及光纖型氣體傳感器等等
[0003]近三十年來(lái)，伴隨著光纖和光通信技術(shù)的高速發(fā)展，光纖傳感器逐漸成為研究的主流。為測(cè)量低濃度樣品，科研人員提出增加吸收長(zhǎng)度的方案，但同時(shí)也帶來(lái)了吸收池體積龐大，多次反射結(jié)構(gòu)導(dǎo)致穩(wěn)定性差，腔體及鏡片生產(chǎn)和準(zhǔn)直困準(zhǔn)等各方面問(wèn)題。
[0004]1984年，腔衰蕩光譜技術(shù)(CRDs)的概念由Anderson等人在前人基礎(chǔ)上正式提出。其方案采用激光光源，及由兩只高反射率鏡片組成光學(xué)諧振腔，在諧振腔內(nèi)充入待測(cè)物質(zhì)(某濃度的氣體等)，隨后將脈沖光信號(hào)藕合進(jìn)入諧振腔內(nèi)，每次均有少量的光信號(hào)透過(guò)高反射率鏡片出射并被后面的接收單元收集，通過(guò)測(cè)量耦合出光學(xué)諧振腔內(nèi)的光信號(hào)的衰減速率，即可得知該光學(xué)腔的損耗值，進(jìn)而達(dá)到得知諧振腔內(nèi)的氣體濃度的目的。
[0005]雖然基于空間光學(xué)的腔衰蕩光譜技術(shù)有著極高檢測(cè)靈敏度等優(yōu)點(diǎn)，但該類系統(tǒng)尚存在幾個(gè)本質(zhì)缺陷:例如①腔體加工精度、高反射率涂覆要求苛刻，且端鏡準(zhǔn)直程度要求很高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差;②端鏡與光纖間禍合困難效率低，易受干擾。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供一種抗電磁干擾、適宜危險(xiǎn)環(huán)境、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)以及測(cè)量范圍廣的基于雙波長(zhǎng)光纖環(huán)形腔的氣體濃度檢測(cè)系統(tǒng)。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0008]—種基于雙波長(zhǎng)光纖環(huán)形腔的氣體濃度檢測(cè)系統(tǒng)，包括:
[0009]微處理器，所述微處理器與電流驅(qū)動(dòng)電路相連，所述電流驅(qū)動(dòng)電路與DFB激光器相連；
[0010]所述DFB激光器輸出的激光信號(hào)傳送至光纖二分二耦合器的一輸入端，并由所述光纖二分二耦合器分成兩路光信號(hào);其中，一路光信號(hào)傳送至氣室，經(jīng)氣室吸收后輸出的光信號(hào)再反饋至光纖二分二耦合器的另一輸入端，形成光纖環(huán)形腔；
[0011 ]另一路光信號(hào)傳送至光電探測(cè)轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，所述光電探測(cè)轉(zhuǎn)換電路輸出的電信號(hào)依次經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路和數(shù)據(jù)采集電路處理后，傳送至PC機(jī)并計(jì)算待測(cè)氣體吸收損耗量，最后根據(jù)待測(cè)氣體濃度與待測(cè)氣體吸收損耗量的關(guān)系來(lái)獲取待測(cè)氣體的濃度。
[0012]所述信號(hào)調(diào)理電路包括放大電路，所述放大電路的輸入端與光電探測(cè)轉(zhuǎn)換電路的輸出端相連，放大電路的輸出端與濾波電路的輸入端相連，濾波電路的輸出端與數(shù)據(jù)采集電路的輸入端相連。
[0013]—種基于雙波長(zhǎng)光纖環(huán)形腔的氣體濃度檢測(cè)系統(tǒng)，包括:
[0014]微處理器，所述微處理器與電流驅(qū)動(dòng)電路相連，所述電流驅(qū)動(dòng)電路與DFB激光器相連；
[0015]所述DFB激光器輸出的激光信號(hào)傳送至光纖二分二耦合器的一輸入端，并由所述光纖二分二耦合器分成兩路光信號(hào);其中，一路光信號(hào)傳送至氣室，經(jīng)氣室吸收后輸出的光信號(hào)再反饋至光纖二分二耦合器的另一輸入端，形成光纖環(huán)形腔；
[0016]另一路光信號(hào)的傳輸方向上還設(shè)置若干個(gè)串聯(lián)連接的光纖環(huán)形腔，每個(gè)所述光纖環(huán)形腔的輸出光信號(hào)分別傳送至相應(yīng)的光電探測(cè)轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，光電探測(cè)轉(zhuǎn)換電路輸出的電信號(hào)依次經(jīng)過(guò)相應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路和相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集電路處理后，傳送至相應(yīng)的PC機(jī)并計(jì)算待測(cè)氣體吸收損耗量，再根據(jù)待測(cè)氣體濃度與待測(cè)氣體吸收損耗量的關(guān)系來(lái)獲取待測(cè)氣體的濃度，最終實(shí)現(xiàn)單通道多點(diǎn)氣體濃度檢測(cè)。
[0017]—種基于雙波長(zhǎng)光纖環(huán)形腔的氣體濃度檢測(cè)系統(tǒng)，包括:
[0018]微處理器，所述微處理器與電流驅(qū)動(dòng)電路相連，所述電流驅(qū)動(dòng)電路與若干個(gè)DFB激光器相連；
[0019]每個(gè)所述DFB激光器輸出的激光信號(hào)傳送至光纖二分二耦合器的一輸入端，并由所述光纖二分二耦合器分成兩路光信號(hào);其中，一路光信號(hào)傳送至氣室，經(jīng)氣室吸收后輸出的光信號(hào)再反饋至光纖二分二耦合器的另一輸入端，形成光纖環(huán)形腔；
[0020]另一路光信號(hào)傳送至光電探測(cè)轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，光電探測(cè)轉(zhuǎn)換電路輸出的電信號(hào)依次經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路和數(shù)據(jù)采集電路處理后，傳送至PC機(jī)并計(jì)算待測(cè)氣體吸收損耗量，再根據(jù)待測(cè)氣體濃度與待測(cè)氣體吸收損耗量的關(guān)系來(lái)獲取待測(cè)氣體的濃度；[0021 ]最終實(shí)現(xiàn)若干個(gè)光纖環(huán)形腔并聯(lián)連接形式的多通道氣體濃度檢測(cè)。
[0022]—種基于雙波長(zhǎng)光纖環(huán)形腔的氣體濃度檢測(cè)系統(tǒng)，包括:
[0023]微處理器，所述微處理器與電流驅(qū)動(dòng)電路相連，所述電流驅(qū)動(dòng)電路與若干個(gè)DFB激光器相連；
[0024]每個(gè)所述DFB激光器輸出的激光信號(hào)傳送至光纖二分二耦合器的一輸入端，并由所述光纖二分二耦合器分成兩路光信號(hào);其中，一路光信號(hào)傳送至氣室，經(jīng)氣室吸收后輸出的光信號(hào)再反饋至光纖二分二耦合器的另一輸入端，形成光纖環(huán)形腔；
[0025]另一路光信號(hào)的傳輸方向上還設(shè)置若干個(gè)串聯(lián)連接的光纖環(huán)形腔，每個(gè)所述光纖環(huán)形腔的輸出光信號(hào)分別傳送至相應(yīng)的光電探測(cè)轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，光電探測(cè)轉(zhuǎn)換電路輸出的電信號(hào)依次經(jīng)過(guò)相應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路和相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集電路處理后，傳送至相應(yīng)的PC機(jī)并計(jì)算待測(cè)氣體吸收損耗量，再根據(jù)待測(cè)氣體濃度與待測(cè)氣體吸收損耗量的關(guān)系來(lái)獲取待測(cè)氣體的濃度，最終實(shí)現(xiàn)多通道多點(diǎn)氣體濃度檢測(cè)。
[0026]本實(shí)用新型的有益效果為:
[0027](I)本實(shí)用新型的該系統(tǒng)固有損耗，只需改變激光出射光波長(zhǎng)，使其移出目標(biāo)氣體特征吸收波長(zhǎng)之外，此時(shí)通過(guò)系統(tǒng)測(cè)出的光損耗就是本系統(tǒng)的固有損耗，本實(shí)用新型的該檢測(cè)方法比以往將氣室內(nèi)待測(cè)氣體吹干測(cè)固有損耗要準(zhǔn)確，簡(jiǎn)單，并提高了監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性，而且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便的優(yōu)點(diǎn)；
[0028](2)本實(shí)用新型采用光纖環(huán)衰蕩取代了增加氣室長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量低濃度氣體的方法，適宜長(zhǎng)距離傳輸、抗電磁干擾、適宜危險(xiǎn)環(huán)境、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)，測(cè)量范圍廣；
[0029](3)本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了光纖環(huán)，由于光纖環(huán)衰蕩的存在，氣室可以設(shè)計(jì)較短，則氣室準(zhǔn)直程度便會(huì)提高，就會(huì)減少光脈沖額外損耗；
[0030](4)本實(shí)用新型將多個(gè)光纖環(huán)形腔串接或者并接或者串并混接方式，可實(shí)現(xiàn)多通道傳感，同時(shí)對(duì)多點(diǎn)的氣體濃度進(jìn)行檢測(cè)。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1是本實(shí)用新型的基于雙波長(zhǎng)光纖環(huán)形腔的氣體濃度檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2是本實(shí)用新型的光電探測(cè)轉(zhuǎn)換電路電路圖；
[0033]圖3是本實(shí)用新型的放大電路的電路圖。
[0034]其中，1、溫控電路;2、DFB激光器;3、電流驅(qū)動(dòng)電路;4、微處理器;5、光纖二分二耦合器;6、氣室;7、光電探測(cè)轉(zhuǎn)換電路;8、放大電路;9、數(shù)據(jù)采集電路;10、PC機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明:
[0036]本實(shí)用新型的基于雙波長(zhǎng)光纖環(huán)形腔的氣體濃度檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)施例1如圖1所示:
[0037]該檢測(cè)系統(tǒng)，包