專利名稱：光纖氣敏傳感檢測(cè)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信號(hào)檢測(cè)技術(shù)，提供一種新型光纖氣敏傳感檢測(cè)方法及其裝置。
目前人們研究的檢測(cè)碳?xì)浠衔?、一氧化碳等氣體的光纖氣敏傳感器主要是基于光吸收原理。由于不同氣體分子化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，會(huì)對(duì)不同波長(zhǎng)的光產(chǎn)生較強(qiáng)的吸收，并且吸收的程度與氣體的濃度具有定量的關(guān)系。通過(guò)檢測(cè)氣體對(duì)特定波長(zhǎng)光的吸收程度，就可檢測(cè)氣體的濃度。但這類傳感器存在以下幾個(gè)問(wèn)題(1)因?yàn)樘囟ǖ臍怏w只對(duì)特定波長(zhǎng)的光具有吸收，所以必須采用具有特定波長(zhǎng)和相當(dāng)功率的單色激光器光源，通常其價(jià)格比較昂貴；(2)若采用具有一定波長(zhǎng)范圍LED作為光源，則由光源發(fā)出的光通過(guò)氣室后必須進(jìn)行濾光，將其它波長(zhǎng)的光濾掉，然后通過(guò)光電轉(zhuǎn)換等技術(shù)檢測(cè)特定波長(zhǎng)的光被氣體吸收的程度。而要達(dá)到濾光的目的，需要特殊的濾光鏡片和其它元件，其裝置復(fù)雜，成本較高；(3)在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合，通常待測(cè)氣體中混有大量其它雜質(zhì)，采用濾光鏡片進(jìn)行濾光時(shí)，鏡片易被污染，影響檢測(cè)效果。由于吸收型光纖氣敏傳感器存在以上問(wèn)題，嚴(yán)重地影響其實(shí)用化進(jìn)程，這是該類傳感器至今未能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化的主要原因。
本發(fā)明的工作原理是由光源發(fā)出具有相當(dāng)功率和合適波長(zhǎng)范圍的光，經(jīng)過(guò)氣室并與待測(cè)氣體作用，特定波長(zhǎng)的光被吸收后其強(qiáng)度減弱。經(jīng)過(guò)氣室的光到達(dá)布拉格光纖光柵，特定波長(zhǎng)的光被光柵反射，其余的光則通過(guò)光柵。反射的光經(jīng)過(guò)光分路器到達(dá)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，由二次儀表計(jì)算出待測(cè)氣體的濃度。
本發(fā)明的濾光系統(tǒng)采用布拉格光纖光柵對(duì)特定波長(zhǎng)的光進(jìn)行反射來(lái)進(jìn)行濾光，可以大大簡(jiǎn)化濾光系統(tǒng)，大幅度降低成本。布拉格光纖光柵只對(duì)特定波長(zhǎng)的光進(jìn)行反射，其它波長(zhǎng)的光均可通過(guò)，只要光柵的柵距與特定的波長(zhǎng)相匹配，發(fā)光元件的波長(zhǎng)范圍包含待測(cè)光的波長(zhǎng)，即可作為光源。這樣就擴(kuò)大了光源的選擇范圍，降低了成本。布拉格光纖光柵外面有防護(hù)套，有效地保護(hù)了光柵不被污染，可以長(zhǎng)時(shí)間使用，提高了檢測(cè)系統(tǒng)的使用壽命。只要控制好布拉格光纖光柵的制備條件，可使其柵距與待測(cè)光的波長(zhǎng)很好地匹配，使待測(cè)光全部反射，提高檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)精度。特別需要強(qiáng)調(diào)的是，由于檢測(cè)的對(duì)象是已知?dú)怏w，具有已知吸收波長(zhǎng)，所以本發(fā)明是采用定波長(zhǎng)檢測(cè)技術(shù)，而不是采用掃描的方法進(jìn)行檢測(cè)，從而大大簡(jiǎn)化了整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，顯著地降低了成本。
權(quán)利要求
1.一種新型光纖氣敏傳感檢測(cè)方法，其特征在于采用定波長(zhǎng)檢測(cè)和“反射-濾光”式測(cè)量技術(shù)對(duì)單波長(zhǎng)光的強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量，由光源發(fā)出的光通過(guò)含有待測(cè)氣體的氣室，通過(guò)氣室的光再通過(guò)布拉格光纖光柵，特定波長(zhǎng)的光被反射，其余的光則通過(guò)布拉格光纖光柵。被反射的光經(jīng)過(guò)光纖分路器到達(dá)光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，就可檢測(cè)特定波長(zhǎng)光的強(qiáng)度，再可換算出待測(cè)氣體的濃度。
2.一種新型光纖氣敏傳感測(cè)量裝置，其特征在于組成由光源1，輸入光纖2一端與光源1相連，另一端與透鏡9相連，中間段固定在氣室3一端，氣室3內(nèi)設(shè)有進(jìn)氣咀4及排氣咀5，氣室3的另一端接輸出光纖13，輸出光纖13一端位于氣室3內(nèi)并接透鏡10，另一端連接布拉格光柵6，其柵距與待測(cè)光波長(zhǎng)嚴(yán)格匹配，光柵6外部裝有防護(hù)套11。輸出光纖13出氣室3后接光纖分路器12，光電轉(zhuǎn)換器7分別與光纖分路器12及二次儀表8相連。
全文摘要
一種新型光纖氣敏傳感檢測(cè)方法及測(cè)量裝置。其特征在于采用定波長(zhǎng)檢測(cè)和“反射－濾光”式測(cè)量技術(shù)對(duì)單波長(zhǎng)光的強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量。光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)氣室并與待測(cè)氣體作用后到達(dá)布拉格光纖光柵，特定波長(zhǎng)的光被光柵反射，其余的光則通過(guò)光柵。通過(guò)檢測(cè)反射的光就可測(cè)定待測(cè)氣體的濃度。本發(fā)明具有抗干擾能力強(qiáng)、檢測(cè)精度高、使用壽命長(zhǎng)、制作簡(jiǎn)單、成本低等特點(diǎn)，非常適用于各種環(huán)境(尤其是易燃易爆環(huán)境)中對(duì)氣體的在線檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N21/55GK1391097SQ0211554
公開(kāi)日2003年1月15日 申請(qǐng)日期2002年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月8日
發(fā)明者姜德生, 黃 俊, 王立新, 戴珩, 胡文彬, 李銀祥 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)