[发明专利]一种气体传感装置

说明书

技术领域

本发明一种气体浓度测试传感装置，尤其是涉及一种以光声光谱技术为核心的气体传感装置。

背景技术

气体的探测，尤其是可燃、易爆、有毒有害气体的探测，对工农业生产、人民生活、科学研究和国家安全至关重要。

在气体传感器中，利用光声光谱特性检测气态分析物浓度的检测方法已经为公众所周知，如美国专利No.4740086描述了在光激发气态分析物时用光声气体传感器把调幅光源的光能转换成声能的情况。当入射到气室的光能被待测气体吸收后，就生成强度对应于气室内待测气体浓度的声压力波，该声压力波被电容微音器检测。光声气体传感技术具有灵敏度高、气室所需体积小等一系列优点，得到了广泛研究和应用。

为了达到较高的测试精度并尽可能的降低激光源的成本，实际应用中通常情况下我们可以选择的激光源只有红外激光二极管和光纤激光器，后者发射激光的功率较高适于长距离、大范围的分布式或准分布式的光声光谱气体传感装置；前者发射的激光功率小只适于单点或小范围的准分布式光声光谱气体传感装置，但两者都有一个共同点是它们发射的激光的波长宽度较窄，红外激光二极管发出的激光的典型波长宽度是0.1nm，而光纤激光器会更窄一些，这就意味着要保证气体传感装置的基本测试精度，激光源发射的激光波长就必须准确的锁定到待测气体的吸收波长。然而，红外激光二极管和光纤激光器所发射的激光波长会随着红外激光二极管和光纤激光器的温度、驱动电流、气压等多种因素改变，所以，在实际应用中，不仅需要控制激光源的温度和驱动电流，还需要监测其所发出的激光的波长变化，以保证测试结果的准确性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种气体传感装置，其通过安装用于监测激光源发射激光波长变化的波长监测模块，从而保证了测试结果的准确度，且具有结构简单、设计合理、灵敏度高和成本低的特点，同时具有推广应用价值。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种气体传感装置，包括用于接收待测气体的气室、固定安装在气室上端的光纤准直器一和固定连接在气室外壳上的振动检测装置，所述气室下部侧壁上设置有进口，所述气室上部侧壁上设置有出口，所述光纤准直器一上端与传输光纤的一端相接，所述传输光纤的另一端连接脉冲激光源，所述脉冲激光源还连接处理装置，所述处理装置包括用于控制脉冲激光源以一定频率发射激光的频率发生器和用于确定气体浓度的处理单元，所述频率发生器与处理单元相接，所述频率发生器还与脉冲激光源相接，所述处理单元还连接锁定放大器，所述锁定放大器通过传输线与振动检测装置相接，其特征在于：所述传输光纤上设置有波长监测模块，所述波长监测模块通过导线与处理单元相接。

上述的一种气体传感装置，其特征在于：所述波长监测模块由1X2光纤耦合器、光纤光栅和光探测器组成，所述1X2光纤耦合器的1口通过传输光纤连接脉冲激光源，所述1X2光纤耦合器的2口中的一个端口通过传输光纤连接气室，所述1X2光纤耦合器的2口的另一端口与光纤光栅相接，所述光纤光栅还与光探测器相接，所述光探测器还与锁定放大器相接。

上述的一种气体传感装置，其特征在于：所述1X2光纤耦合器的分光比为1∶99。

上述的一种气体传感装置，其特征在于：所述光纤光栅为莫尔光纤光栅，所述莫尔光纤光栅的透射中心波长与待测气体的吸收波长相等。

上述的一种气体传感装置，其特征在于：所述波长监测模块由1X2光纤耦合器、光纤准直器二以及光探测器和用于包含待测气体的密闭容器四部分组成，所述1X2光纤耦合器的1口通过传输光纤连接脉冲激光源，所述1X2光纤耦合器的2口中的一个端口通过传输光纤连接气室，所述1X2光纤耦合器的2口的另一端口与光纤准直器二相接，所述光纤准直器二还与密闭容器相接，所述密闭容器还与光探测器相接。

上述的一种气体传感装置，其特征在于：所述波长监测模块由1X2光纤耦合器、光纤准直器二以及用于包含待测气体的密闭容器和螺旋缠绕在密闭容器外壁上的曲线型壳体，所述曲线型壳体内侧相对的两个面上分别设置有多个变形齿一和多个变形齿二，所述变形齿一与变形齿二之间呈交错对应布设，所述变形齿一与变形齿二相平行且均与密闭容器的中心轴线平行，所述变形齿一与变形齿二之间穿设有信号光纤，所述信号光纤通过延长光纤连接测试单元，所述测试单元与锁定放大器相接。

上述的一种气体传感装置，其特征在于：所述信号光纤一端设置有光反射装置，所述信号光纤另一端与1X2光纤耦合器的1口连接，所述1X2光纤耦合器的2口与测试单元连接。