[实用新型]一种光纤甲烷传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种传感器，更具体地说涉及一种光纤甲烷传感器。

背景技术

甲院是天然气、沼气和多种液化燃料的主要成份，属于易燃易爆气体。同时甲焼也 是重要的工业原料和日常生活用的燃气，是矿井瓦斯的主要成份，约占瓦斯含量的 83～89％。煤炭主导我国能源市场。我国煤矿安全生产状况与世界主要产煤大国相比差距 较大，中小型煤矿安全生产状况尤为令人担忧，发生的重大事故多，严重威胁煤矿工人 生命安全，给国民经济造成巨大损失。进行甲烷检测对防止瓦斯爆炸具有重要的意义。 检测甲烷一般采用这几种方法：(1)电学类气体检测仪。(2)电化学类气体检测仪。 (3)光学类气体检测仪。(4)高分子材料类气体检测仪。而光学类气体检测仪，因其 本质特点安全、抗干扰能力强、灵敏度高、响应速度快、寿命长等优点而得到了广泛的 应用。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是：提供一种光纤甲烷传感器，采用光谱技术进行 甲烷浓度检测，且利用制冷芯片提高光源稳定性，利用波长调制技术和谐波检测技术提 高检测灵敏度，由硬件获得二次谐波信息，提高了信号处理的稳定性。

为解决上述技术问题，本实用新型涉及一种传感器，更具体地说涉及一种光纤甲烷 传感器，包括调制谐波电路、高频调制电路、信号叠加电路、温控芯片、制冷芯片、光 源、光纤、光电转换器、前置放大滤波器、倍频器、移相电路、乘法器、滤波器Ⅰ、滤 波器Ⅱ、模数转换器、数模转换器和处理器，采用光谱技术进行甲烷浓度检测，且利用 制冷芯片提高光源稳定性，利用波长调制技术和谐波检测技术提高检测灵敏度，由硬件 获得二次谐波信息，提高了信号处理的稳定性。

信号叠加电路一端连接有高频调制电路和调制谐波电路，另一端上连接有光源，调 制谐波电路的输入端与数模转换器相连，高频调制电路的输入端与数模转换器相连，调 制谐波电路用于产生低频锯齿波，高频调制电路用于产生高频正弦波，信号叠加电路将 输入信号进行叠加放大后驱动光源发光。制冷芯片一端与温控芯片相连，另一端与光源 相连，制冷芯片对光源进行冷却，温控芯片用于控制制冷芯片的工作状态。数模转换器 的输入端与处理器相连，输出端与温控芯片相连，数模转换器将数字化温度控制信号转 化为模拟信号输出。模数转换器输入端与制冷芯片相连，输出端与处理器相连，模数转 换器将模拟化电流信号转化为数字信号输出。高频调制电路输出端与倍频器相连，倍频 器的输出端连接有移相电路和乘法器，移相电路的输出端连接在乘法器上，倍频器将输 入信号处理并输出二倍频信号至乘法器和移相电路，移相电路将二倍频信号的相位平移 90°输出至乘法器。光纤一端与光源相连，另一端与光电转换器相连，光纤将光信号输 出，光电转换器将光信号转化为电信号。前置放大滤波器一端与光电转换器相连，另一 端与乘法器相连，前置放大滤波器将输入信号进行放大滤波后输出，乘法器将输入信号 相乘并提取出前置放大滤波器输出信号含有的二次谐波信号。滤波器Ⅰ一端与乘法器相 连，另一端与处理器相连，滤波器Ⅰ对输入信号进行滤波处理，处理器对信号进行运算 得出甲烷浓度。滤波器Ⅱ一端与光电转换器相连，另一端与处理器相连，滤波器Ⅱ滤去 光电转换器输出信号的高频部分并输出光强直流分量信号至处理器。

作为本方案的进一步优化，本实用新型一种光纤甲烷传感器所述的光源为分布反馈 激光二极管。

作为本方案的进一步优化，本实用新型一种光纤甲烷传感器所述的乘法器为模拟乘 法器。

作为本方案的进一步优化，本实用新型一种光纤甲烷传感器所述的数模转换器选用 德州仪器有限公司生产的数模转换器，其型号为DAC7611。

作为本方案的进一步优化，本实用新型一种光纤甲烷传感器所述的处理器选用德州 仪器有限公司生产的处理器，其型号为AM3871。

本实用新型一种光纤甲烷传感器的有益效果为：

a.光源稳定，输出光波稳定；

b.检测精度高；

c.信号传输与处理稳定性高。

附图说明

图1为本实用新型一种光纤甲烷传感器的系统框图。

具体实施方式