CN108169177A - 一种连续分布式光纤气体检测的装置及方法 - Google Patents
一种连续分布式光纤气体检测的装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108169177A CN108169177A CN201810144950.XA CN201810144950A CN108169177A CN 108169177 A CN108169177 A CN 108169177A CN 201810144950 A CN201810144950 A CN 201810144950A CN 108169177 A CN108169177 A CN 108169177A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- laser
- sensor fibre
- fiber
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 124
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 14
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 11
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 8
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 4
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 4
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 238000009828 non-uniform distribution Methods 0.000 claims description 2
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 claims description 2
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 55
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 2
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000747 cardiac effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000004038 photonic crystal Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/39—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using tunable lasers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/39—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using tunable lasers
- G01N2021/392—Measuring reradiation, e.g. fluorescence, backscatter
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N2021/4704—Angular selective
- G01N2021/4709—Backscatter
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
连续分布式光纤气体检测的装置，包括依次连接的第一激光器、第一隔离器、第一耦合器、偏振控制器、声光调制器、第一掺铒光纤放大器、环形器、传感光纤；并设有第二隔离器、第二掺铒光纤放大器、第二激光器、激光控制器、锁相放大器、第二耦合器、光电探测器、信号采集卡、信号处理及显示单元。在传感光纤上制作一些小孔，作为传感光纤上的气体与光的相互作用区域，第二激光器发出的信号作为泵浦光在传感光纤中与气体相互作用，气体吸收泵浦光后产生周期性的调制特性，得到传感光纤沿线上气体的浓度。本发明可以实现高精度的气体浓度检测，对多种气体检测具有相同的适用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种气体检测装置及方法，具体涉及一种连续分布式光纤气体检测的装置及方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展，工业化进程得到了飞速的推进，然而随之带来的安全问题却十分严峻，各类恶性事故的频繁发生，不仅对相关从业人员造成了人身伤害，还给国家造成了巨大的经济损失并且形成了恶劣的社会影响，这些事故基本上都涉及到危险气体的快速检测、实时监测等相关问题。目前，报道的光纤气体传感器主要集中在基于普通或者光子晶体光纤的点式光纤气体传感器上，不能够实现远距离的在线气体检测，因此，研究开发分布式光纤气体传感器技术具有非常重要的学术价值和现实意义。2014年，李刚等研究人员提出了一种分布式气体传感***及其控制方法，申请号为201410708072.1，通过主控板控制多路光开关，实现了一个激光器控制多路进行气体检测，大大降低了***成本。2015年，郑光辉等研究人员提出了分布式光纤传感器，申请号为201510071655.2，利用光纤将气体检测装置以及包括激光源、解调装置、光电检测器的主机部分进行连接，出射激光以及反射激光均通过光纤在上述两者之间传播，适合于远距离的站点气体传感检测。2015年，靳伟等研究人员提出了基于空芯光纤光热效应的气体检测方法和***，申请号为201510005210.4，采用泵浦和探测双激光方案进行检测，方法简单而实用，可以实现极小的光斑面积，大大提高了光功率密度，从而使光热信号强度得到增强。从这些报道来看，这些发明都是点式光纤气体传感器，不能称得上分布式光纤气体传感器，且利用空芯光子晶体光纤的成本太高，很难进行产业化的实施。
发明内容
本发明目的在于，提供一种连续分布式光纤气体检测的装置及方法，不仅能能够克服现有气体检测技术的缺点与不足，实现分布式光纤气体的检测，而且能够实现快速高精度的测量要求，且具有结构简单，易于实现等优点。
为了达到上述目的，本发明提供了一种连续分布式光纤气体检测的装置，其特征在于，包括依次连接的第一激光器101、第一隔离器102、第一耦合器103、偏振控制器104、声光调制器105、第一掺铒光纤放大器106、环形器107、传感光纤108；并设有第二隔离器、第二掺铒光纤放大器、第二激光器、激光控制器、锁相放大器、第二耦合器、光电探测器、信号采集卡、信号处理及显示单元117，第一激光器发出的激光信号经第一隔离器进入第一耦合器103，第一耦合器将激光信号分成两束信号，第一束信号作为本振信号进入第二耦合器114，第二束信号经偏振控制器104进入声光调制器105，声光调制器105将第二束信号调制成脉冲信号，且信号的频率产生频移，脉冲信号通过第一掺铒光纤放大器放大106后进入环形器1071#端口，从环形器2#端口输出进入传感光纤108，在传感光纤中，脉冲信号产生背向瑞利散射信号，背向瑞利散射信号通过环形器1072#端口进入环形器，从环形器1073#端口输出的背向瑞利散射信号与第一束激光信号在第二耦合器114上耦合，从第二耦合器输出的信号进入光电探测器115后转换成电信号，电信号输入到锁相放大器113，锁相放大器输出两路信号，第一路信号连接到激光控制器112，激光控制器的输出信号驱动第二激光器111，从第二激光器输出的激光信号进入第二掺铒光纤放大器110，经第二掺铒光纤放大器110放大的信号通过第二隔离器109进入传感光纤，在传感光纤中，待测气体吸收从第二掺铒光纤放大器110输出的信号，产生相位调制现象，从环形器107的2#端口输入到传感光纤中的脉冲信号检测相位调制现象的相位信息，通过背向瑞利散射信号与本振信号在第二耦合器114上耦合，从锁相放大器113输出的另一路信号进入信号采集卡116，信号采集卡的输出端连接到信号处理及显示单元117，获得传感光纤沿线上的气体浓度信息，设有脉冲发射器118产生的脉冲电信号连接到声光调制器的电信号输入端驱动声光调制器105工作，脉冲发射器输出的同步信号连接到信号采集卡114的同步信号输入端以保持信号采集卡和声光调制器处在同步状态。声光调制器频移为50-150MHz。
进一步，其中上述所述第一激光器和第二激光器均为波长和功率可调谐的激光器，所述传感光纤为普通单模光纤、色散位移光纤中的一种；
进一步，传感光纤沿光纤表面利用飞秒加工技术制作均匀分布或非均匀分布的小孔作为气体的气室，小孔的直径为约为1-10.0μm。
进一步，其中所述光电探测器是平衡探测器或其它种类的光电探测器。
为达上述目的，一种连续分布式光纤气体检测的方法，包括下列步骤：
第一激光器101发出的激光信号经第一隔离器进入第一耦合器，第一耦合器将激光信号分成两束信号，第一束信号作为本振信号进入第二耦合器，第二束信号经偏振控制器进入声光调制器，声光调制器将第二束信号调制成脉冲信号，且脉冲信号的频率产生一定的频移(声光调制器种类不同，频移不同，大约为80MHz)，脉冲信号通过第一掺铒光纤放大器放大后进入环形器1#端口，从环形器2#端口输出进入传感光纤，在传感光纤中，带脉冲信号的光产生背向瑞利散射信号，背向瑞利散射信号通过环形器2#端口进入环形器，从环形器3#端口输出的背向瑞利散射信号与第一束激光信号在第二耦合器上耦合，从第二耦合器输出的信号进入光电探测器后转换成电信号，电信号输入到锁相放大器，锁相放大器输出两路信号，第一路信号连接到激光控制器，激光控制器的输出信号驱动第二激光器，从第二激光器输出的激光信号进入第二掺铒光纤放大器，经第二掺铒光纤放大器放大的信号通过第二隔离器进入传感光纤，在传感光纤中，待测气体吸收从第二掺铒光纤放大器输出的信号，产生相位调制的光信号，从环形器2#端口输入到传感光纤中的带脉冲信号的光检测到相位调制的光的相位信息，通过背向瑞利散射信号与本振信号在第二耦合器上耦合，从锁相放大器输出的另一路信号进入信号采集卡，信号采集卡的输出端连接到信号处理及显示单元，获得传感光纤沿线上与相位调制相关的气体浓度信息，设有的脉冲发射器产生的脉冲电信号连接到声光调制器的电信号输入端驱动声光调制器工作，脉冲发射器输出的同步信号连接到信号采集卡的同步信号输入端以保持信号采集卡和声光调制器处在同步状态。
第二激光器发出的信号作为泵浦光在传感光纤中与气体相互作用，气体吸收泵浦光后产生周期性的调制特性，第一激光器发出的探测信号与周期性调制的气体相互作用，使得探测信号的相位产生变化，探测脉冲信号在传感光纤中产生背向瑞利散射信号，通过检测反射的瑞利散射信号相位信息，得到传感光纤沿线上气体的浓度。
本发明的有益效果：本发明在普通单模光纤上利用飞秒加工技术制作小孔作为气体的储藏气室，作为传感光纤上的气体与光的相互作用区域，气体吸收泵浦激光信号产生调制现象，再利用探测激光信号在光纤中的背向瑞利散射检测泵浦信号产生调制现象的传感光纤沿线上的相位信息，实现传感光纤沿线上的气体浓度信息，检测装置***结构简单、结果精确度高，仪器稳定性好。不仅能能够克服现有气体检测技术的缺点与不足，实现分布式光纤气体的检测，而且能够实现快速高精度的测量要求，且具有结构简单，易于实现等优点。本发明方法简单，可以实现高精度的气体浓度检测，对多种气体检测具有相同的适用性。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意框图；
图2为本发明的传感光纤结构示意图；
图3为本发明的传感光纤沿线上的相位信息示意图；
图4为本发明的不同气体浓度情况下波长与测量信号电压关系示意图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
为了更了解本发明的技术内容，特举实施例并配合所附图式说明如下。
第一激光器101、第一隔离器102、第一耦合器103、偏振控制器、声光调制器、第一掺铒光纤放大器、环形器、传感光纤、第二隔离器、第二掺铒光纤放大器、第二激光器、激光控制器、锁相放大器、第二耦合器、光电探测器、信号采集卡、信号处理及显示单元117，第一激光器发出的激光信号经第一隔离器进入第一耦合器103，第一耦合器将激光信号分成两束信号，第一束信号作为本振信号进入第二耦合器114，第二束信号经偏振控制器104进入声光调制器105，声光调制器105将第二束信号调制成脉冲信号，且信号的频率产生一定的频移，脉冲信号通过第一掺铒光纤放大器放大106后进入环形器1071#端口，从环形器2#端口输出进入传感光纤108，在传感光纤中，脉冲信号产生背向瑞利散射信号，背向瑞利散射信号通过环形器1072#端口进入环形器，从环形器1073#端口输出的背向瑞利散射信号与第一束激光信号在第二耦合器114上耦合，从第二耦合器输出的信号进入光电探测器115后转换成电信号，电信号输入到锁相放大器113，锁相放大器输出两路信号，第一路信号连接到激光控制器112，激光控制器的输出信号驱动第二激光器111，从第二激光器输出的激光信号进入第二掺铒光纤放大器110，经第二掺铒光纤放大器110放大的信号通过第二隔离器109进入传感光纤，在传感光纤中，待测气体吸收从第二掺铒光纤放大器110输出的信号，产生相位调制现象，从环形器107的2#端口输入到传感光纤中的脉冲信号检测相位调制现象的相位信息，通过背向瑞利散射信号与本振信号在第二耦合器114上耦合，从锁相放大器113输出的另一路信号进入信号采集卡116，信号采集卡的输出端连接到信号处理及显示单元117，获得传感光纤沿线上的气体浓度信息，设有脉冲发射器118产生的脉冲电信号连接到声光调制器的电信号输入端驱动声光调制器105工作，脉冲发射器输出的同步信号连接到信号采集卡114的同步信号输入端以保持信号采集卡和声光调制器处在同步状态。
第一激光器(窄线宽外腔可调谐激光器ECDL)101发出的激光信号经第一隔离器进入第一耦合器，第一激光器为窄线宽外腔可调谐激光器ECDL，设置输出的检测信号波长为1556.60nm，输出功率为5dBm，第一耦合器将激光信号分成两束信号，第一束信号作为本振信号进入第二耦合器，第二束信号经偏振控制器进入声光调制器，声光调制器为Gooch&HouseGo M040-8J-F2S，固定频移为20MHz，脉冲发生器产生的脉冲电信号驱动声光调制器，脉冲发生器为Agilent 81110A，输出信号的频率为0-330MHz，脉冲发生器产生的脉冲电信号驱动声光调制器，后面做差分检测时输出的信号频率约为100MHz左右。最后显示的数据的时候需要事先标定浓度与相位大小的关系。
声光调制器将第二束信号调制成脉冲信号，设置脉冲宽度为200ns，脉冲信号通过第一掺铒光纤放大器放大后进入环形器1#端口，第一掺铒光纤放大器为KPS-BT2-C-30-PB-FA，输出功率范围为10-30dBm，设置输出功率为20dBm，脉冲信号从环形器2#端口输出进入传感光纤，传感光纤的结构如图2所示，传感光纤是1600m的普通单模光纤，利用飞秒加工技术在传感光纤上间隔100m制作一个圆孔，圆孔的直径为6.2μm，传感光纤放在有乙炔(C2H2)气体的环境中，在传感光纤中，脉冲信号产生背向瑞利散射信号，背向瑞利散射信号的中心波长为1556.60nm，背向瑞利散射信号通过环形器2#端口进入环形器，从环形器3#端口输出的背向瑞利散射信号与第一束激光信号在第二耦合器上耦合，从第二耦合器输出的信号进入光电探测器后转换成电信号，光电探测器(208)为50GHz的Finisar XPDV21x0RA，响应波长为1528～1564nm，光电探测器输出的电信号输入到锁相放大器，锁相放大器为SR865ALock-In Amplifier，锁相放大器输出两路信号，第一路信号连接到激光控制器，激光控制器的输出信号驱动第二激光器，第二激光器为DFB激光器，其中心波长为1527-1610nm，作为设置输出波长1530.371nm，输出功率为0dBm，从第二激光器输出的激光信号进入第二掺铒光纤放大器，第二掺铒光纤放大器为CEFA-C-BO-HP系列C波段高功率连续掺铒光纤放大器，输出功率设置为25dBm，经第二掺铒光纤放大器放大的信号通过第二隔离器进入传感光纤，在传感光纤中，待测气体吸收从第二掺铒光纤放大器输出的信号，产生相位调制现象，从环形器2#端口输入到传感光纤中的脉冲信号检测相位调制现象的相位信息通过背向瑞利散射信号与本振信号在第二耦合器上耦合，从锁相放大器输出的另一路信号进入信号采集卡，信号采集卡为DAQPCIE 9081，信号采集卡的输出端连接到信号处理及显示单元，获得传感光纤沿线上的气体浓度信息，脉冲发射器产生的脉冲电信号连接到声光调制器的电信号输入端驱动声光调制器工作，脉冲发射器输出的同步信号连接到信号采集卡的同步信号输入端以保持信号采集卡和声光调制器处在同步状态，测量获得的传感光纤沿线上的相位信息如图3所示，从图3可以看出，在310m和1000m处有乙炔气体，测量气体的浓度信息如图4所示，从图4可以看出，乙炔气体的吸收峰为1530.371nm，随着气体浓度的增加，测量信号的强度在逐渐增加。
虽然本发明以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (8)
1.一种连续分布式光纤气体检测的装置，其特征在于，包括依次连接的第一激光器(101)、第一隔离器(102、第一耦合器(103)、偏振控制器(104)、声光调制器(105)、第一掺铒光纤放大器(106)、环形器(107)、传感光纤(108)；并设有第二隔离器、第二掺铒光纤放大器、第二激光器、激光控制器、锁相放大器、第二耦合器、光电探测器、信号采集卡、信号处理及显示单元(117)，第一激光器发出的激光信号经第一隔离器进入第一耦合器(103)，第一耦合器将激光信号分成两束信号，第一束信号作为本振信号进入第二耦合器(114)，第二束信号经偏振控制器(104)进入声光调制器(105)，声光调制器(105)将第二束信号调制成脉冲信号，且信号的频率产生频移，脉冲信号通过第一掺铒光纤放大器放大(106)后进入环形器(107)1#端口，从环形器2#端口输出进入传感光纤(108)，在传感光纤中，脉冲信号的光产生背向瑞利散射信号，背向瑞利散射信号通过环形器(107)2#端口进入环形器，从环形器(107)3#端口输出的背向瑞利散射信号与第一束激光信号在第二耦合器(114)上耦合，从第二耦合器输出的信号进入光电探测器(115)后转换成电信号，电信号输入到锁相放大器(113)，锁相放大器输出两路信号，第一路信号连接到激光控制器(112)，激光控制器的输出信号驱动第二激光器(111，从第二激光器输出的激光信号进入第二掺铒光纤放大器(110)，经第二掺铒光纤放大器(110)放大的信号通过第二隔离器(109)进入传感光纤，在传感光纤中，待测气体吸收从第二掺铒光纤放大器(110)输出的信号，产生相位调制现象，从环形器(107)的2#端口输入到传感光纤中的脉冲信号检测相位调制现象的相位信息，通过背向瑞利散射信号与本振信号在第二耦合器(114)上耦合，从锁相放大器(113)输出的另一路信号进入信号采集卡(116)，信号采集卡的输出端连接到信号处理及显示单元(117)，获得传感光纤沿线上的气体浓度信息，设有脉冲发射器(118产生的脉冲电信号连接到声光调制器的电信号输入端驱动声光调制器(105工作，脉冲发射器输出的同步信号连接到信号采集卡(114)的同步信号输入端以保持信号采集卡和声光调制器处在同步状态。
2.根据权利要求1所述的一种连续分布式光纤气体检测的装置，其特征在于，所述第一激光器和第二激光器均为波长和功率可调谐的激光器，所述传感光纤为普通单模光纤、色散位移光纤中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种连续分布式光纤气体检测的装置，其特征在于，传感光纤沿光纤表面利用飞秒加工技术制作均匀分布或非均匀分布的小孔作为气体的气室，小孔的直径为1-10.0μm。
4.根据权利要求1所述的一种连续分布式光纤气体检测的装置，其特征在于，所述光电探测器是平衡探测器或其它种类的光电探测器。
5.根据权利要求1所述的一种连续分布式光纤气体检测的方法，其特征在于，包括下列步骤：第一激光器发出的激光信号经第一隔离器进入第一耦合器，第一耦合器将激光信号分成两束信号，第一束信号作为本振信号进入第二耦合器，第二束信号经偏振控制器进入声光调制器，声光调制器将第二束信号调制成脉冲信号，且脉冲信号的频率产生一定的频移，脉冲信号通过第一掺铒光纤放大器放大后进入环形器1#端口，从环形器2#端口输出进入传感光纤，在传感光纤中，带脉冲信号的光产生背向瑞利散射信号，背向瑞利散射信号通过环形器2#端口进入环形器，从环形器3#端口输出的背向瑞利散射信号与第一束激光信号在第二耦合器上耦合，从第二耦合器输出的信号进入光电探测器后转换成电信号，电信号输入到锁相放大器，锁相放大器输出两路信号，第一路信号连接到激光控制器，激光控制器的输出信号驱动第二激光器，从第二激光器输出的激光信号进入第二掺铒光纤放大器，经第二掺铒光纤放大器放大的信号通过第二隔离器进入传感光纤，在传感光纤中，待测气体吸收从第二掺铒光纤放大器输出的信号，产生相位调制的光信号，从环形器2#端口输入到传感光纤中的带脉冲信号的光检测到相位调制的光的相位信息，通过背向瑞利散射信号与本振信号在第二耦合器上耦合，从锁相放大器输出的另一路信号进入信号采集卡，信号采集卡的输出端连接到信号处理及显示单元，获得传感光纤沿线上与相位调制相关的气体浓度信息，设有的脉冲发射器产生的脉冲电信号连接到声光调制器的电信号输入端驱动声光调制器工作，脉冲发射器输出的同步信号连接到信号采集卡的同步信号输入端以保持信号采集卡和声光调制器处在同步状态。
6.根据权利要求5所述的一种连续分布式光纤气体检测的方法，其特征在于，第二激光器发出的信号作为泵浦光在传感光纤中与气体相互作用，气体吸收泵浦光后产生周期性的调制特性，第一激光器发出的探测信号与周期性调制的气体相互作用，使得探测信号的相位产生变化，探测脉冲信号在传感光纤中产生背向瑞利散射信号，通过检测反射的瑞利散射信号相位信息，得到传感光纤沿线上气体的浓度。
7.根据权利要求5所述的一种连续分布式光纤气体检测的方法，其特征在于，声光调制器频移为50-150MHz。
8.根据权利要求5所述的一种连续分布式光纤气体检测的方法，其特征在于，脉冲发生器产生的脉冲电信号驱动声光调制器，脉冲发生器输出信号的频率为0-330MHz；显示数据的时需要事先标定浓度与相位大小的关系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810144950.XA CN108169177A (zh) | 2018-02-12 | 2018-02-12 | 一种连续分布式光纤气体检测的装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810144950.XA CN108169177A (zh) | 2018-02-12 | 2018-02-12 | 一种连续分布式光纤气体检测的装置及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108169177A true CN108169177A (zh) | 2018-06-15 |
Family
ID=62513838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810144950.XA Pending CN108169177A (zh) | 2018-02-12 | 2018-02-12 | 一种连续分布式光纤气体检测的装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108169177A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110376131A (zh) * | 2019-08-05 | 2019-10-25 | 江苏禾吉新材料科技有限公司 | 一种分布式多参量光纤气体检测***及检测方法 |
| CN110376160A (zh) * | 2019-08-05 | 2019-10-25 | 江苏禾吉新材料科技有限公司 | 一种基于频分复用的分布式光纤气体检测装置及检测方法 |
| CN110632025A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-12-31 | 盐城工学院 | 一种具有低频检测性能的分布式光纤气体检测装置及方法 |
| CN110907376A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-03-24 | 中国海洋大学 | 一种基于光学相干吸收光谱技术的高空间分辨率分布式气体检测***及其工作方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102538985A (zh) * | 2011-12-27 | 2012-07-04 | 中国计量学院 | 基于光纤布里渊环形激光器的传感信号检测装置及方法 |
| WO2014183412A1 (zh) * | 2013-05-17 | 2014-11-20 | 国家电网公司 | 一种多参量分布式光纤传感装置 |
| CN106441447A (zh) * | 2016-11-15 | 2017-02-22 | 太原理工大学 | 基于混沌布里渊动态光栅的分布式光纤传感*** |
| CN107664541A (zh) * | 2017-09-18 | 2018-02-06 | 南京大学 | 一种分布式光纤振动和温度融合传感***及方法 |
| CN208239294U (zh) * | 2018-02-12 | 2018-12-14 | 盐城工学院 | 一种连续分布式光纤气体检测的装置 |
-
2018
- 2018-02-12 CN CN201810144950.XA patent/CN108169177A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102538985A (zh) * | 2011-12-27 | 2012-07-04 | 中国计量学院 | 基于光纤布里渊环形激光器的传感信号检测装置及方法 |
| WO2014183412A1 (zh) * | 2013-05-17 | 2014-11-20 | 国家电网公司 | 一种多参量分布式光纤传感装置 |
| CN106441447A (zh) * | 2016-11-15 | 2017-02-22 | 太原理工大学 | 基于混沌布里渊动态光栅的分布式光纤传感*** |
| CN107664541A (zh) * | 2017-09-18 | 2018-02-06 | 南京大学 | 一种分布式光纤振动和温度融合传感***及方法 |
| CN208239294U (zh) * | 2018-02-12 | 2018-12-14 | 盐城工学院 | 一种连续分布式光纤气体检测的装置 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110632025A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-12-31 | 盐城工学院 | 一种具有低频检测性能的分布式光纤气体检测装置及方法 |
| CN110632025B (zh) * | 2019-07-30 | 2024-01-09 | 盐城工学院 | 一种具有低频检测性能的分布式光纤气体检测装置及方法 |
| CN110376131A (zh) * | 2019-08-05 | 2019-10-25 | 江苏禾吉新材料科技有限公司 | 一种分布式多参量光纤气体检测***及检测方法 |
| CN110376160A (zh) * | 2019-08-05 | 2019-10-25 | 江苏禾吉新材料科技有限公司 | 一种基于频分复用的分布式光纤气体检测装置及检测方法 |
| CN110907376A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-03-24 | 中国海洋大学 | 一种基于光学相干吸收光谱技术的高空间分辨率分布式气体检测***及其工作方法 |
| CN110907376B (zh) * | 2019-12-10 | 2021-08-31 | 中国海洋大学 | 一种基于光学相干吸收光谱技术的高空间分辨率分布式气体检测***及其工作方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN208239294U (zh) | 一种连续分布式光纤气体检测的装置 | |
| CN108169177A (zh) | 一种连续分布式光纤气体检测的装置及方法 | |
| CN101975626B (zh) | 一种基于布里渊散射的分布式光纤传感*** | |
| CN110376131A (zh) | 一种分布式多参量光纤气体检测***及检测方法 | |
| CN203310428U (zh) | 一种基于相干检测的分布式布里渊光纤传感*** | |
| CN109883458B (zh) | 一种采用光学微波鉴频器和扰偏器的布里渊传感*** | |
| CN110376160A (zh) | 一种基于频分复用的分布式光纤气体检测装置及检测方法 | |
| CN108534910A (zh) | 一种基于非对称双芯光纤的分布式双参量传感方法 | |
| CN103152097A (zh) | 一种采用随机激光放大的长距离偏振及相位敏感光时域反射计 | |
| CN103323041A (zh) | 一种基于相干检测的分布式布里渊光纤传感*** | |
| CN104792343A (zh) | 一种单端结构动态测量的布里渊光纤传感***与传感方法 | |
| CN103115695A (zh) | 双边带分布式光纤传感***的参数测量装置 | |
| CN109297425A (zh) | 一种物理随机数调制的布里渊光时域反射仪 | |
| CN108827175A (zh) | 基于宽频混沌激光的分布式光纤动态应变传感装置及方法 | |
| CN102307061B (zh) | 超短光纤中布里渊散射高精度测量*** | |
| CN102564481A (zh) | 提高分布式光纤布里渊传感器信噪比的方法和装置 | |
| CN110426369A (zh) | 一种基于扫频技术的分布式光纤气体检测装置及方法 | |
| CN107764461B (zh) | 基于布里渊动态光栅的分布式液压传感器*** | |
| CN101290235A (zh) | 干涉型光时域反射仪 | |
| CN103376124A (zh) | 布里渊光时域分析仪 | |
| CN211955211U (zh) | 一种具有低频检测性能的分布式光纤气体检测装置 | |
| CN206514976U (zh) | 基于光子晶体光纤的1200℃分布式布里渊光纤传感器 | |
| CN207515951U (zh) | 基于布里渊动态光栅的分布式液压传感器*** | |
| CN206311139U (zh) | 一种基于近红外单光子探测器的botdr测量*** | |
| CN212340993U (zh) | 一种基于扫频技术的分布式光纤气体检测装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |