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原文传递一种应用于低信噪比下的TDLAS直接吸收法的外差平衡探测系统及探测方法

专利名称：	一种应用于低信噪比下的TDLAS直接吸收法的外差平衡探测系统及探测方法
摘要：	本发明公开了一种应用于低信噪比下的TDLAS直接吸收法的外差平衡探测系统及探测方法，DFB激光器输出调制信号，由经过1×2单模光纤分束器分为探测光和参考光，探测光经过待测环境剧烈衰减。单模光纤时间延迟器使两束光产生相位差，探测光还经过了多模噪声扰模器消除多模噪声，在2×2多模光纤分束器中形成外差干涉。将外差干涉后信号1:1分束，接入平衡探测器，获得降低了探测器噪声的放大干涉信号。本发明将参考光和探测光在1×2单模光纤分束器中产生干涉，由2×2多模光纤分束器均分输出，使其两路输出信号直流量无论探测光是否波动都相同，接入平衡探测器能均衡抗噪，显著提高了实时性和抗噪能力。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京科远自动化集团股份有限公司
发明人：	沈德明;赖小明;陈昊;邹婷
专利状态：	有效
申请日期：	2019-02-27T00:00:00+0800
发布日期：	2019-04-30T00:00:00+0800
申请号：	CN201910146801.1
公开号：	CN109696418A
代理机构：	南京汇盛专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	陈扬
分类号：	G01N21/39(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	211100 江苏省南京市江宁区秣陵街道清水亭东路1266号
主权项：	1.一种应用于低信噪比下的TDLAS直接吸收法的外差平衡探测系统，其特征在于：包括DFB激光器(1)、1×2单模光纤分束器(2)、准直器(3)、待测空间(4)、多模噪声扰模器(5)、单模光纤时间延迟器(6)、2×2多模光纤分束器(7)、多模光纤时间延迟器(8)、多模光纤衰减器(9)、平衡探测器(10)和单模光纤衰减器(11)，两所述准直器(3)分别置于待测空间(4)的两侧，且一侧的准直器(3)形成发射端，另一侧的准直器(3)形成接收端；所述DFB激光器(1)的输出激光由光纤传输接入1×2单模光纤分束器(2)的输入端口，1×2单模光纤分束器(2)的两根输出尾纤一根接入所述发射端的准直器(3)，另一根接入单模光纤时间延迟器(6)，单模光纤时间延迟器(6)与单模光纤衰减器(11)的输入尾纤相连；发射端的准直器(3)将激光调制信号注入待测空间(4)中并由所述接收端的准直器(3)接受，接收端的准直器(3)经过多模光纤传输连入多模噪声扰模器(5)的输入端口；多模噪声扰模器(5)的输出尾纤以及单模光纤衰减器(11)的输出尾纤分别对应连接2×2多模光纤分束器(7)的两个输入端尾纤，2×2多模光纤分束器(7)的两个输出端尾纤分别对应连接多模光纤时间延迟器(8)的输入尾纤和多模光纤衰减器(9)的输入尾纤，多模光纤时间延迟器(8)的输出尾纤以及多模光学衰减器(9)的输出尾纤均插入平衡探测器(10)的两个输入端口内。 2.一种应用于低信噪比下的TDLAS直接吸收法的外差平衡探测方法，其特征在于：包括如下步骤： 1)DFB激光器的输出激光射入1×2单模光纤分束器(2)，并通过1×2单模光纤分束器(2)分成两路，一路作为检测光，其振幅为ET，用于待测空间(4)检测吸收光谱信号，并经多模噪声扰模器(5)进行抗干扰信号处理；另一路作为参考光，其振幅为Er，通过单模光纤时间延迟器(6)进行延时处理，参考光透过单模光纤时间延迟器(6)并射入单模光纤衰减器(11)，所述单模光纤时间延迟器(6)的延时处理能够通过增加检测光和参考光的相位差产生外差干涉，单模光纤衰减器(11)根据射入的参考光调节参考光大小，并最终调节检测光和参考光之间比例系数； 2)所述检测光与参考光汇入2×2多模光纤分束器(7)，并经2×2多模光纤分束器(7)再次分成两路信号光，一路信号光经多模光纤衰减器(9)输出给平衡探测器(10)，另一路信号光经多模光纤时间延迟器(8)延迟处理并最终输出给平衡探测器(10)； 3)平衡探测器(10)将接收到的两路信号光相减放大，即获得外差平衡测量信号的输出。 3.如权利要求2所述的应用于低信噪比下的TDLAS直接吸收法的外差平衡探测方法，其特征在于：所述多模光纤时间延迟器(8)补偿2×2多模光纤分束器(7)输出端相位差，该相位差调节为π。 4.如权利要求2所述的应用于低信噪比下的TDLAS直接吸收法的外差平衡探测方法，其特征在于：所述1×2单模光纤分束器(2)的输出分束比为99:1；2×2多模光纤分束器(7)的输出分束比为1:1。 5.如权利要求2所述的应用于低信噪比下的TDLAS直接吸收法的外差平衡探测方法，其特征在于：所述平衡探测器(10)内置两个光电传感器，所述两个光电传感器分别对应接受所述两路信号光，两路信号光经过光电传感器后相减放大，即获得了消除传感器噪声的外差干涉信号Iout。
所属类别：	发明专利