详情

原文传递一种基于差分模式的分布式光纤气体传感器

专利名称：	一种基于差分模式的分布式光纤气体传感器
摘要：	本发明涉及一种基于差分模式的分布式光纤气体传感器，包括可调谐激光器、调制信号产生单元、光纤耦合模块、分布式传感模块、中央处理模块和控制终端，其中，调谐激光器用于产生主路激光能量，调制信号产生模块用于调节可调谐激光器的波长；光纤耦合模块连接分布式传感模块，用于将主路激光能量耦合至多路支路光纤；分布式传感模块用于将支路激光能量转换成反映待测气体信息的光声信号；中央处理模块用于接收和处理光声信号；控制终端用于控制中央处理模块和调制信号产生单元。本发明的分布式光纤气体传感器通过光纤耦合模块将单一光源能量传输至多个分布式传感模块，实现了光能量多次复用以及广阔区间内的气体浓度检测。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西安电子科技大学
发明人：	刘丽娴;邵晓鹏;宦惠庭
专利状态：	有效
申请日期：	2018-05-11T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-19T00:00:00+0800
申请号：	CN201810446012.5
公开号：	CN110470630A
代理机构：	西安嘉思特知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	刘长春
分类号：	G01N21/39(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	710071 陕西省西安市太白南路2号
主权项：	1.一种基于差分模式的分布式光纤气体传感器，其特征在于，包括可调谐激光器(1)、调制信号产生模块(2)、光纤耦合模块(3)、分布式传感模块(4)、中央处理模块(5)和控制终端(6)，其中，所述调谐激光器(1)，连接所述光纤耦合模块(3)，用于产生主路激光能量；所述调制信号产生模块(2)，连接所述调谐激光器(1)和所述控制终端(6)，用于根据所述控制终端(6)的控制信号产生调节所述可调谐激光器(1)波长的电流和温度信号；所述光纤耦合模块(3)，连接所述分布式传感模块(4)，用于将所述主路激光能量耦合为多路支路激光能量；所述分布式传感模块(4)，连接所述中央处理模块(5)，用于将所述支路激光能量转换成反映待测气体信息的光声电压信号；所述中央处理模块(5)，连接所述控制终端(6)，用于接收所述光声信号，并对所述光声电压信号进行处理。所述控制终端(6)用于控制所述中央处理模块(5)从所述分布式传感模块(4)中采集所述光声电压信号。 2.根据权利要求1所述的基于差分模式的分布式光纤气体传感器，其特征在于，所述光纤耦合模块(3)包括主路光纤(31)、光纤耦合器(32)和多个支路光纤(33)，其中，所述主路光纤(31)的输入端连接所述可调谐激光器(1)的输出端，所述主路光纤(31)的输出端连接所述光纤耦合器(32)的输入端；所述多个支路光纤(33)的输入端均连接所述光纤耦合器(32)的输出端，所述多个支路光纤(33)的输出端均连接所述分布式传感模块(4)的输入端。 3.根据权利要求2所述的基于差分模式的分布式光纤气体传感器，其特征在于，所述分布式传感模块(4)包括与所述多个支路光纤(33)数量相同的多个分布式传感子模块(40)，其中，每个所述分布式传感子模块(40)对应地连接一个所述支路光纤(33)。 4.根据权利要求3所述的基于差分模式的分布式光纤气体传感器，其特征在于，所述分布式传感子模块(40)包括差分检测单元(41)和节点信号处理单元(42)，其中，所述差分检测单元(41)的输入端连接对应的一个所述支路光纤(33)连接的输出端，所述差分检测单元(41)的输出端连接所述节点信号处理单元(42)；所述节点信号处理单元(42)的输出端连接所述中央处理单元(5)的输入端。 5.根据权利要求4所述的基于差分模式的分布式光纤气体传感器，其特征在于，所述差分检测单元(41)包括样品池(411)、参考池(412)和镜式斩波器(413)，其中，所述支路光纤(33)的入射光光轴与所述镜式斩波器(413)的斩波片呈45°角，并且入射光能够通过所述镜式斩波器(413)的转动在一个周期内交替地照射到所述样品池(411)或所述参考池(412)；所述样品池(411)和所述参考池(412)的信号输出端以及所述镜式斩波器(413)的参考信号输出端均连接所述节点信号处理单元(42)。 6.根据权利要求5所述的基于差分模式的分布式光纤气体传感器，其特征在于，所述样品池(411)和所述参考池(412)垂直分布于所述斩波片的两侧；所述样品池(411)与所述支路光纤(33)的入射光光轴呈0°角；所述参考池(412)与所述支路光纤(33)的入射光光轴呈90°角。 7.根据权利要求6所述的基于差分模式的分布式光纤气体传感器，其特征在于，所述样品池(411)和所述参考池(412)均为光声谐振腔。 8.根据权利要求7所述的基于差分模式的分布式光纤气体传感器，其特征在于，所述节点信号处理单元(42)包括依次连接的信号混合子单元(421)、滤波放大子单元(422)、信号解调子单元(423)、信号储存子单元(424)和信号传输子单元(425)，其中，所述信号混合子单元(421)的输入端分别连接所述样品池(411)的信号输出端和所述参考池(412)的信号输出端；所述信号传输子单元(425)的输出端连接所述中央处理单元(5)的输入端。 9.根据权利要求8所述的基于差分模式的分布式光纤气体传感器，其特征在于，所述镜式斩波器(413)的信号输出端连接所述信号解调子单元(423)的输入端。
所属类别：	发明专利