[发明专利]能消除剩余幅度调制的光纤气体检测系统及其检测方法

摘要

能消除剩余幅度调制的光纤气体检测系统及其检测方法，属于气体检测技术，系统包括驱动模块、DFB半导体激光器、石英音叉气体传感器等。锯齿波驱动的DFB半导体激光器输出的激光在石英音叉气体传感器被气体吸收，吸收后的信号与激光器的锯齿波驱动信号相除，选取吸收强度最大处的驱动电流作为吸收峰处的驱动电流。随后将驱动模块设置成吸收峰处的驱动电流，进行气体浓度检测。为消除外界对激光波长的影响，再次通过上述方法实现激光锁频和气体检测。本发明系统及其检测方法具有抗辐射、抗腐蚀、抗电磁干扰，在有害环境中能安全运行，不受环境的影响，同时消除波长调制中剩余幅度调制影响，提高了系统精度。

主权项

一种能消除剩余幅度调制的光纤气体检测系统，主要包括驱动模块、DFB半导体激光器、石英音叉气体传感器、光电探测器、放大器、除法器、采集卡、计算机、锁相放大器，其特征在于驱动模块包括激光器驱动模块和温控模块，激光器驱动模块的频率f的正弦波与锯齿波叠加输出端口连接DFB半导体激光器的调制端口，激光器驱动模块的锯齿波端口连接放大器的输入端口，放大器的输出端口连接除法器的一个输入端口，激光器驱动模块的2f正弦波输出端口连接锁相放大器参考信号端口，温控模块连接DFB半导体激光器的温控端口；所述的石英音叉气体传感器包括两个准直器A和B、两个共振管A和B和石英音叉，由铝板将其封装制作成封闭的容器，两个准直器A和B分别嵌入在容器的前后端位于同一光轴上，作为石英音叉气体传感器的激光输入和激光输出端口，激光通过准直器A能进入石英音叉气体传感器内；容器的上面和下面分别开有进气口和出气口，容器内在准直器A和B位置之间是石英音叉，石英音叉被置于固定在容器上的石英音叉底座上；石英音叉上带有两个电极，两电极分别连接到前置放大电路的输入端，前置放大电路嵌入在容器的下端，其输出端作为石英音叉气体传感器电信号的输出端口；在准直器A和石英音叉位置之间是共振管A，在石英音叉和准直器B位置之间是共振管B，两共振管A和B被分别置于固定在容器上的共振管底座上，传感器中准直器A和B、共振管A和B以及石英音叉处在同一光轴上；所述的DFB半导体激光器输出端口连接到石英音叉气体传感器的激光输入端口，石英音叉气体传感器的激光输出端口连接到光电探测器的输入端口；石英音叉气体传感器电信号输出端口连接锁相放大器的输入端口，锁相放大器输出端口连接采集卡的一个输入端口；光电探测器的输出端口连接除法器的另一个输入端口，除法器的输出端口连接采集卡的另外一个输入端口；采集卡的输出端口连接计算机，计算机的控制端口连接到驱动模块；所述的放大器包括放大器芯片，其输出端经电阻R1串接电位器RW1后接地，其负输入端连接到电阻R1和电位器RW1的公共接点处；所述的前置放大电路包括放大芯片，其正输入端接地，其负输入端经电阻R2串接电阻R3后接地，其输出端连接电阻R4，电阻R4的另一端连接到电阻R2和电阻R3的公共接点处。