一種通過單芯光纖實現多組分氣體濃度測量的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種通過單芯光纖實現多組分氣體濃度測量的裝置，包括氣室，還包括若干個DFB激光器，各個DFB激光器均分別與溫度控制器和信號發生器連接，各個DFB激光器的輸出端均通過光纖與波分復用器的輸入通道連接，波分復用器的輸出通道通過光纖與氣室的一端連接，氣室的另一端與光電探測器連接，信號發生器和光電探測器均與鎖相放大器連接，鎖相放大器與A/D轉換器連接。本實用新型采用了TDLAS氣體探測技術，解決了在復雜背景氣體環境下，各組分氣體相互干擾的問題。使得每個監測點的僅需一芯光纖即可實現多組分氣體監測，大大降低了光纖資源的需求。
【專利說明】 一種通過單芯光纖實現多組分氣體濃度測量的裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及光學領域，具體涉及一種通過單芯光纖實現多組分氣體濃度測量的裝置，適用于各種冶金、礦山、井下、隧道有毒有害氣體監測，以及大氣環境質量分析等眾多和測量領域。
【背景技術】
[0002]在某些氣體監測應用中，由于電化學氣體傳感器由于易于受干擾氣體影響的固有缺點，需要引入TDLAS檢測手段，但現有的TDLAS氣體傳感器每種氣體都需要使用一芯光纖，而由于被測氣體往往種類多，監測點數量也大，有必要設計一種通過單芯光纖實現多組分氣體濃度測量的裝置，使得在有限的光纖資源下，也能實現大量多組分氣體的TDLAS方式監測。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的是在于針對現有技術存在的上述問題，提供一種通過粗部分復用的方式實現通過單芯光纖進行多組分氣體監測的TDLAS裝置。可以在測量點數量很大而光纜資源有限的情況下，實現每個監測點只只用一芯光纖就可實現多達十幾種氣體組分的同時監測。
[0004]本實用新型的上述目的通過以下技術方案實現:
[0005]一種通過單芯光纖實現多組分氣體濃度測量的裝置，包括氣室，還包括若干個DFB激光器，各個DFB激光器均分別與溫度控制器和信號發生器連接，各個DFB激光器的輸出端均通過光纖與波分復用器的輸入通道連接，波分復用器的輸出通道通過光纖與氣室的一端連接，氣室的另一端與光電探測器連接，信號發生器和光電探測器均與鎖相放大器連接，鎖相放大器與A/D轉換器連接。
[0006]本實用新型與現有技術相比，具有以下優點:
[0007](I)由于采用了 TDLAS氣體探測技術，解決了在復雜背景氣體環境下，各組分氣體相互干擾的問題。
[0008](2)可以使得每個監測點的僅需一芯光纖即可實現多組分氣體監測，大大降低了光纖資源的需求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型的原理框圖；
[0010]圖中:1_溫度控制器；2_信號發生器；3_DFB激光器；4_波分復用器；5_單模光纖；6_氣室；7_光電探測器；8_鎖相放大器；9-A/D轉換器。
【具體實施方式】
[0011]以下結合附圖對本實用新型的技術方案作進一步詳細描述。
[0012]一種通過單芯光纖實現多組分氣體濃度測量的裝置，包括氣室6，還包括若干個DFB激光器3，各個DFB激光器3均分別與溫度控制器I和信號發生器2連接，各個DFB激光器3的輸出端均通過光纖與波分復用器4的輸入通道連接，波分復用器4的輸出通道通過光纖與氣室6的一端連接，氣室6的另一端與光電探測器7連接，信號發生器2和光電探測器7均與鎖相放大器8連接，鎖相放大器8與A/D轉換器9連接。
[0013]由信號發生器2發出的三角波、正弦波信號疊加形成的電流信號，該電流信號用于驅動DFB激光器3 ;通過溫度控制器I調節DFB激光器3的工作溫度，使DFB激光器3的工作波長位于氣體吸收線位置。
[0014]氣室6是一種使光信號沿既定路線穿過其中，導致部分光譜被氣體吸收的裝置。光信號由一根單模光纖輸入，另一根單模光纖輸出，光信號穿過氣室6之后,被吸收之后的剩余的光信號沿著輸出端的單模光纖5抵達光電探測器7。
[0015]鎖相放大器8是一種通過參考信號的頻率和相位對目標信號進行識別的裝置，有兩路輸入信號和一路輸出信號。輸入信號包括由光電探測器7檢測的接收光信號和信號發生器產生的同步參考信號，輸出信號為模擬信號，模擬信號的幅度大小反映出氣體濃度的變化。
[0016]信號發生器2 —方面發出驅動DFB激光器3工作的周期性掃描電流信號。另一方面同步發出正弦波參考信號，該正弦波參考信號輸入到鎖相放大器8的輸入端。
[0017]從鎖相放大器8輸出的模擬信號通過A/D轉換器9轉換為數字量輸出。
[0018]使用波分復用器4將不同波長的DFB激光器發出的耦合到同一根光纖內輸出。使得輸出光纖內包含所有DFB激光器3發出的光信號。波分復用器的每個輸入通道波長范圍必須包含對應全部通道的DFB激光器3的工作波長。
[0019]波分復用器4是將一系列載有信息、但波長不同的光信號合成一束,沿著單根光纖傳輸；在接收端再用某種方法，將各個不同波長的光信號分開的通信技術。這種技術可以同時在一根光纖上傳輸多路信號，每一路信號都由某種特定波長的光來傳送，這就是一個波長信道。在同一根光纖中同時讓兩個或兩個以上的光波長信號通過不同光信道各自傳輸信息，稱為光波分復用技術，簡稱WDM。現在市場使用WDM技術的產品主要有CWDM和DWDM。在本案例中，可使用CWDM波分復用器。可在不同的時間段激發DFB激光器3，對多組分氣體測量。
[0020]本發明一方面可以在多組分氣體測量時避免各組分氣體相互干擾，同時提出了一種通過單芯光纖和單個氣室實現多組分氣體測量的TDLAS檢測裝置，降低了多組分氣體測量的TDLAS系統對光纖資源需求和氣室的數量，為多組分TDLAS氣體監測系統的大面積應用提供了解決方案，提高其實用性，為在有毒有害氣體環境工作人員的生命財產安全提供了保障。
[0021]本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型進行作舉例說明。本實用新型所屬【技術領域】的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。
【權利要求】
1.一種通過單芯光纖實現多組分氣體濃度測量的裝置，包括氣室(6)，其特征在于，還包括若干個DFB激光器(3 )，各個DFB激光器(3 )均分別與溫度控制器(I)和信號發生器(2 )連接，各個DFB激光器(3)的輸出端均通過光纖與波分復用器(4)的輸入通道連接，波分復用器(4)的輸出通道通過光纖與氣室(6)的一端連接，氣室(6)的另一端與光電探測器(7)連接，信號發生器(2)和光電探測器(7)均與鎖相放大器(8)連接，鎖相放大器(8)與A/D轉換器(9)連接。
【文檔編號】G01N21/27GK204165894SQ201420684134
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月15日 優先權日:2014年11月15日
【發明者】胡學秋, 耿學明, 陳銀, 陳鵬, 武治國 申請人:武漢新烽光電科技有限公司