[实用新型]甲烷气体光纤传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种甲烷气体传感器，特别是涉及一种甲烷气体光纤传感器。

背景技术

甲烷是引发煤矿瓦斯爆炸的主要因素，严重威胁到煤矿井下作业人员的生命安全。实时准确地检测甲烷的存在及其含量成为避免事故的关键。因此，研制一种可随身携带的低功耗甲烷浓度检测。目前应用成熟的甲烷检测仪均使用黑白元件作为传感器，外加电信号放大、Ａ/Ｄ转换、CPU处理等电路，构成了甲烷检测仪的标准配置。由于使用了黑白元件，使得这些仪器反应速度慢，检测精度低，功耗大和抗腐蚀性差。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述问题而提供一种灵敏度高、耐腐蚀性强、易于组网的甲烷气体光纤传感器。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种甲烷气体光纤传感器，包括DC/CD转换器、激光器、耦合器、气室、滤波器、PIN检测器、锁相放大器、数据采集卡和脉冲发生器，所述DC/CD转换器的输出端和所述脉冲发生器的输出端均与所述激光器的输入端连接，所述激光器的输出端与所述耦合器的输入端连接，所述耦合器的输出端通过光纤与所述气室的入气口连接，所述气室的出气口通过光纤与所述滤波器的输入端连接，所述滤波器的输出端与所述PIN检测器的输入端连接，所述PIN检测器的输出端与所述锁相放大器的输入端连接，所述锁相放大器的输出端分别与所述脉冲放大器和所述数据采集卡的输入端连接。

甲烷气体光纤传感器的基本传感原理是：光纤将激光器发出的光送入传感元件，被测物与光发生相互作用，光的强度、相位、偏振态和频率等参数发生改变，带有被测量信息的光再次通过光纤进入PIN检测器，通过检测光信息获得被测量气体中甲烷浓度。

作为优选，所述激光器为分布反馈式半导体激光器。

进一步地，所述分布反馈式半导体激光器包括信号发生电路、调制电路、衰减电路、激光器组件、光控电路和稳定光输出电路，所述信号发生电路的输出端与所述调制电路的输入端连接，所述调制电路的输出端与所述激光器组件的输入端连接，所述激光器组件分别与所述温控电路和所述光控电路连接，所述激光器组件的输出端和所述稳定光输出电路的输入端连接，所述衰减电路的输出端与所述光控电路的输入端连接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型具有以下优点：(1)化学性质稳定，耐曲、耐水、耐火、耐腐蚀，绝缘性能极好，抗电磁干扰；(2)灵敏度高；(3)体积小、直径细、重量轻、外形可变。此外，甲烷气体光纤传感器能够制成形状能够适应各种情况和易于组成光纤传感网络。

附图说明

图1是本实用新型甲烷气体光纤传感器的结构框图；

图2是本实用新型中分布反馈式半导体激光器的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：

如图1所示，本实用新型甲烷气体光纤传感器，包括DC/CD转换器、激光器、耦合器、气室、滤波器、PIN检测器、锁相放大器、数据采集卡和脉冲发生器，所述DC/CD转换器的输出端和所述脉冲发生器的输出端均与所述激光器的输入端连接，所述激光器的输出端与所述耦合器的输入端连接，所述耦合器的输出端通过光纤与所述气室的入气口连接，所述气室的出气口通过光纤与所述滤波器的输入端连接，所述滤波器的输出端与所述PIN检测器的输入端连接，所述PIN检测器的输出端与所述锁相放大器的输入端连接，所述锁相放大器的输出端分别与所述脉冲放大器和所述数据采集卡的输入端连接。甲烷气体光纤传感器的基本传感原理是：光纤将激光器发出的光送入传感元件，被测物与光发生相互作用，光的强度、相位、偏振态和频率等参数发生改变，带有被测量信息的光再次通过光纤进入PIN检测器，通过检测光信息获得被测量气体中甲烷浓度。

如图2所示，所述激光器为分布反馈式半导体激光器。所述分布反馈式半导体激光器包括信号发生电路、调制电路、衰减电路、激光器组件、光控电路和稳定光输出电路，所述信号发生电路的输出端与所述调制电路的输入端连接，所述调制电路的输出端与所述激光器组件的输入端连接，所述激光器组件分别与所述温控电路和所述光控电路连接，所述激光器组件的输出端和所述稳定光输出电路的输入端连接，所述衰减电路的输出端与所述光控电路的输入端连接。