详情

原文传递一种基于光纤放大器的差分吸收光谱气体检测装置

专利名称：	一种基于光纤放大器的差分吸收光谱气体检测装置
摘要：	本发明公开了一种基于光纤放大器的差分吸收光谱气体检测装置，其包括宽带红外光源、步进电机、波长调制盘、长程气体吸收池、光功率放大模块、光电探测模块和控制器。波长调制盘对宽带红外光源发射的宽带红外光进行波长选取，使以不同波长为中心的窄带探测光束依次进入长程气体吸收池内，光束被由光纤耦合镜、波分复用器、光纤放大器、光纤准直镜构成的光功率放大模块功率放大后再次入射到气体吸收池内，该光束在吸收池内多次反射折转直到光束从气室中出射并到达光电探测模块。本发明将低功耗宽带红外光源与长光程气体吸收池有效结合，充分发挥宽带红外光源波段宽、结构简洁、价格低廉的优势，实现低成本的高灵敏度多组分气体检测装置。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京安控易创计算机科技有限公司
发明人：	王寅;徐鹏;李彬;姚鸿熙
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-07T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201910373871.0
公开号：	CN110044837A
代理机构：	南京经纬专利商标代理有限公司
代理人：	沈旻
分类号：	G01N21/3504(2014.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	210000 江苏省南京市鼓楼区浦江路26号浦江大厦15层
主权项：	1.一种基于光纤放大器的差分吸收光谱气体检测装置，其特征在于包括：窄带探测光束发射模块，用于发射待测气体组分特征吸收波长和参考波长的窄带探测光束到气体吸收池中，其中待测气体组分在该参考波长处无吸收特征；气体吸收池，其容纳待测气体且包括一组反射镜，窄带探测光束在气体吸收池内的反射路径依次经过反射镜上的多个光束入射点；至少一个光功率放大模块，包括光纤耦合镜、第一波分复用器、第二波分复用器、多个光纤放大器及光纤准直镜，其中光纤耦合镜穿设在反射镜上对应于一个光束入射点处，光纤耦合镜输入端为光功率放大模块输入端口，接收窄带探测光束，光纤耦合镜输出端连接至第一波分复用器输入端，第一波分复用器输出端分别连接至各光纤放大器输入端，所有光纤放大器输出端皆连接至第二波分复用器输入端，光纤准直镜穿设在反射镜上对应于反射路径中的后续光束入射点处，第二波分复用器输出端连接至光纤准直镜输入端，光纤准直镜输出端为光功率放大模块输出端口，光纤准直镜使经功率放大的窄带探测光束对准反射路径中的下一光束入射点射出，波分复用器的分光波长和光纤放大器的放大波长分别与窄带探测光束波长相对应；光电探测模块，用于探测从气体吸收池出射的窄带光束，生成相应电信号；控制器，用于对光电探测模块生成的电信号进行处理，得到气体吸收池内待测气体组分的浓度。 2.根据权利要求1所述的基于光纤放大器的差分吸收光谱气体检测装置，其特征在于，窄带探测光束发射模块包括宽带光源、步进电机和波长调制盘，其中宽带光源被配置成向气体吸收池辐射宽带探测光束，波长调制盘与步进电机机械连接，波长调制盘上开有多个开孔，在开孔处安装分别与待测气体组分特征吸收波长和参考波长相对应的准直镜和滤光片镜组，步进电机驱动波长调制盘旋转，使得准直镜和滤光片镜组依次与宽带光源重合，使与准直镜和滤光片镜组对应波长的窄带探测光束依次入射到气体吸收池中。 3.根据权利要求2所述的基于光纤放大器的差分吸收光谱气体检测装置，其特征在于，所述宽带光源为宽带红外光源。 4.根据权利要求1所述的基于光纤放大器的差分吸收光谱气体检测装置，其特征在于，气体吸收池为长光程气体吸收池。 5.根据权利要求1所述的基于光纤放大器的差分吸收光谱气体检测装置，其特征在于，所述至少一个光功率放大模块包括依次对窄带探测光束功率进行放大的两个以上光功率放大模块，其中，在后的光功率放大模块的光纤耦合镜在反射路径上的位置居于在前的光功率放大模块的光纤准直镜之后，使得自在前的光功率放大模块的光纤准直镜射出的窄带探测光束进入在后的光功率放大模块的光纤耦合镜。 6.根据权利要求1所述的基于光纤放大器的差分吸收光谱气体检测装置，其特征在于，光电探测模块包括光电探测器耦合镜、光电探测器和光电采集电路，光电探测器耦合镜与光电探测器光学耦合，光电探测器又电连接至光电采集电路，其中，光电探测器耦合镜将窄带光束会聚到光电探测器的光敏面，光电探测器响应出光电流信号或电压信号，该等信号被光电采集电路采集、模/数转换。 7.根据权利要求1所述的基于光纤放大器的差分吸收光谱气体检测装置，其特征在于，控制器依据以下公式计算待测气体组分浓度Ci：其中，I′0为光电探测模块测得的参考波长探测光束的光功率，I′i为光电探测模块测得的特征吸收波长探测光束的光功率，ai与bi均为常数。
所属类别：	发明专利