[发明专利]基于硫系玻璃悬吊芯光纤的气体检测方法

说明书

本发明公开的基于硫系玻璃悬吊芯光纤的气体检测方法，通过搭建专门的气体检测平台实现气体检测，该气体检测平台结构简单、易于搭建，其设计专门的气体室对硫系玻璃悬吊芯光纤进行有效保护，根据待检测的气体对应的强吸收区域对应的波长范围不同，可实现对气体的种类区分和浓度测量；该气体检测平台基于硫系玻璃悬吊芯光纤气体传感器搭建，检测光信号的灵敏度高，可检测到微小的光谱变化，并能将光透过谱的变化以形象化的曲线图像表达出来；该检测方法能够对包括瓦斯气体在内的多种气体进行定性、定量分析和检测，可广泛应用于煤矿瓦斯监测预警、煤矿自然发火监测预警、有毒有害气体或危险气体监测预警等领域。

技术领域

本发明涉及气体传感技术领域，具体是一种基于硫系玻璃悬吊芯光纤的气体检测方法。

背景技术

能源是人类生存和发展的重要物质基础，关系着国计民生和国家安全。在能源的开采利用过程中，安全生产成为经济发展中的一项重要课题。近年来，国家对安全生产给予了极大的重视，安全生产事故总量呈下降趋势，但是重特大事故频发且危害严重。

在我国煤炭领域，瓦斯和自然发火是煤矿安全生产中的两种主要灾害。针对瓦斯灾害，瓦斯监测监控系统是监测预警的主要手段。当前煤矿监测监控系统的主要问题在于所用的催化燃烧式传感器存在可靠性差、频繁校准、寿命短、量程小等问题。煤矿自然发火的预测预警主要采取气体指标分析预报办法。传统自然发火所用的痕量气体检测设备主要是色谱分析系统，存在着设备复杂、操作复杂、分析速度慢、不能实现在线监测等问题，限制了其应用范围。随着技术进步，改进的束管系统采用红外分析仪来代替部分色谱分析仪，加快了检测速度，但存在的缺陷是测量气体种类少，无法实现存在较大交叉干扰的烯烃类痕量气体检测。可见，现有检测技术的缺陷限制了煤矿瓦斯监测监控技术和火灾预测预报技术的发展。

在中远红外存在大量的分子指纹区，这其中就包括瓦斯气体中含量相当高的甲烷等气体的强吸收区域。例如，根据气体的中红外光透过谱图，3.3～3.6μm波长对应为甲烷气体在中红外的强吸收区域，其中在波长3.31μm处的吸收强度是1.33μm处的吸收强度的1300多倍，是1.66μm处的吸收强度的160多倍。目前光纤气体传感器主要是采用石英光纤针对气体物质在近红外区域(波长小于2μm)的光谱吸收进行设计的，其检测的波长范围有限，且极可能引入气体之间的交叉响应，因此限制了光纤气体传感器检测的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种基于硫系玻璃悬吊芯光纤的气体检测方法，能够对包括瓦斯气体在内的多种气体进行定性、定量分析和检测，可广泛应用于煤矿瓦斯监测预警、煤矿自然发火监测预警、有毒有害气体或危险气体监测预警等领域。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：基于硫系玻璃悬吊芯光纤的气体检测方法，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；