[发明专利]基于硫系玻璃悬吊芯光纤的气体检测方法

权利要求书

1.基于硫系玻璃悬吊芯光纤的气体检测方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)准备一硫系玻璃悬吊芯光纤，该硫系玻璃悬吊芯光纤包括一体设置的外管、吊芯和多片隔离片，所述的吊芯悬设于所述的外管的内侧，所述的吊芯与所述的外管经所述的多片隔离片连接，所述的多片隔离片位于所述的外管的内侧并沿所述的外管的长度方向设置，所述的外管的管壁上开设有若干排空气孔，每排所述的空气孔由沿所述的外管的长度方向间隔设置的多个空气孔构成；

(2)搭建一气体检测平台，该气体检测平台包括FTIR光谱仪、聚焦透镜、第一光纤夹具、硫系玻璃悬吊芯光纤、气体室、探测器、光放大器和计算机，在光学平台上沿光路走向依次搭建所述的FTIR光谱仪、聚焦透镜、第一光纤夹具、气体室、探测器和光放大器，并将所述的光放大器的输出端与所述的FTIR光谱仪相连，将所述的FTIR光谱仪与所述的计算机相连，将所述的第一光纤夹具安装在三维调节架上，然后将所述的硫系玻璃悬吊芯光纤固定在所述的第一光纤夹具上，同时使所述的硫系玻璃悬吊芯光纤的输出端穿过所述的气体室；

所述的气体室为中空结构，所述的气体室的两侧分别开设有光纤入口和光纤出口，所述的气体室的侧壁上开设有若干气体入口，所述的硫系玻璃悬吊芯光纤的输出端穿过所述的光纤入口并从所述的光纤出口穿出，所述的硫系玻璃悬吊芯光纤的输入端正对所述的聚焦透镜的输出端，所述的硫系玻璃悬吊芯光纤的输出端正对所述的探测器的输入端，所述的计算机上安装有LabVIEW软件；

(3)对所述的气体室抽真空，然后将一组标准混合气体通过所述的若干气体入口通入所述的气体室，再将所述的气体室封闭，该组标准混合气体中含有已知浓度和种类的多种气体；开启所述的气体检测平台，利用所述的计算机上的LabVIEW软件记录该组标准混合气体中各种气体的光透过谱；

(4)重复步骤(3)，由LabVIEW软件记录其他组标准混合气体中各种气体的光透过谱，该其他组标准混合气体与步骤(3)中的一组标准混合气体相比，含有的气体种类相同，但每组标准混合气体中的各种气体的浓度各不相同；

(5)LabVIEW软件根据步骤(3)和步骤(4)中记录的各种气体的光透过谱，建立不同浓度不同气体的标准透过谱；

(6)将待检测气体通过所述的若干气体入口通入所述的气体室，由所述的计算机上的LabVIEW软件记录该待检测气体的光透过谱，并与步骤(5)中建立的标准透过谱比对得出待检测的气体种类和浓度。

2.根据权利要求1所述的基于硫系玻璃悬吊芯光纤的气体检测方法，其特征在于所述的硫系玻璃悬吊芯光纤的外管的管壁厚度为40～60μm，所述的空气孔的孔径为50～80μm，在所述的外管的长度方向相邻的两个所述的空气孔之间的间距为10～40μm。

3.根据权利要求1所述的基于硫系玻璃悬吊芯光纤的气体检测方法，其特征在于所述的硫系玻璃悬吊芯光纤的外管的管壁上开设有四排空气孔，所述的四排空气孔沿所述的外管的周向等间隔设置。

4.根据权利要求1所述的基于硫系玻璃悬吊芯光纤的气体检测方法，其特征在于所述的气体室上连接有抽真空装置，所述的气体室的光纤入口处和光纤出口处分别安装有橡胶密封圈，所述的硫系玻璃悬吊芯光纤穿设在两个所述的橡胶密封圈上；所述的气体室的若干气体入口处分别安装有橡胶密封塞。

5.根据权利要求1所述的基于硫系玻璃悬吊芯光纤的气体检测方法，其特征在于所述的探测器为美国Thermo Scientific公司制造的MCT-A型HdCdTe探测器。

6.根据权利要求1所述的基于硫系玻璃悬吊芯光纤的气体检测方法，其特征在于所述的LabVIEW软件为美国Thermo Scientific公司开发的OMNIC图像处理软件。

7.根据权利要求1所述的基于硫系玻璃悬吊芯光纤的气体检测方法，其特征在于所述的硫系玻璃悬吊芯光纤的制备过程为：

①采用挤压法制备得到硫系玻璃悬吊芯光纤半成品，备用；

②测量计算出硫系玻璃悬吊芯光纤半成品的外管的管壁厚度；

③搭建一空气孔加工平台，该空气孔加工平台包括飞秒激光器、半波片、格兰棱镜、衰减片、电子快门、第一小孔光阑、功率计、第一分束镜、CCD、长筒目镜、双色镜、照明器、第二分束镜、第二小孔光阑、聚焦物镜、第二光纤夹具、三维移动平台、第一裸纤适配器、第二裸纤适配器、控制器和计算机，依次在光学平台上搭建所述的飞秒激光器、半波片、格兰棱镜、衰减片、电子快门、第一小孔光阑、第一分束镜、双色镜、第二分束镜、第二小孔光阑、聚焦物镜和三维移动平台，在所述的三维移动平台上安装所述的第二光纤夹具，将所述的电子快门与所述的计算机连接，并将所述的三维移动平台经所述的控制器与所述的计算机相连，同时将所述的功率计与所述的第一分束镜连接，将所述的双色镜与所述的长筒目镜和CCD依次连接，将所述的第二分束镜与所述的照明器连接；

④将步骤①中挤压得到的硫系玻璃悬吊芯光纤半成品固定在所述的第二光纤夹具上，然后将硫系玻璃悬吊芯光纤半成品两端分别与所述的第一裸纤适配器和第二裸纤适配器连接；调节三维移动平台，使硫系玻璃悬吊芯光纤半成品处于准直状态，然后调整三维移动平台的俯仰，使硫系玻璃悬吊芯光纤半成品处于一个平整面上，确保硫系玻璃悬吊芯光纤半成品能够清晰地显示在CCD的成像屏幕上；启动飞秒激光器，调节激光光路，飞秒激光器的中心光斑最终经聚焦物镜聚焦并垂直作用在硫系玻璃悬吊芯光纤半成品的侧壁上，同时上下移动三维移动平台，直至将硫系玻璃悬吊芯光纤半成品的侧壁打穿，得到一个空气孔，然后左右移动三维移动平台，沿硫系玻璃悬吊芯光纤半成品的侧壁的长度方向不断打孔，得到一排空气孔；之后将硫系玻璃悬吊芯光纤半成品旋转一定角度，重复执行上述打孔操作，得到另一排空气孔；重复旋转和打孔操作，直至得到硫系玻璃悬吊芯光纤成品。