[发明专利]一种基于光纤传感的分布式瓦斯监测系统及监测方法

权利要求书

1.一种基于光纤传感的分布式瓦斯监测系统，其特征在于包括：中央控制单元、单根光纤和瓦斯气体室传感器；

所述光纤上串联设置有若干瓦斯气体室传感器；所述中央控制单元通过一个光源输出端口和一个光源接收端口与串联在光纤上的瓦斯气体室传感器连接；

所述瓦斯气体室传感器由两个GRIN透镜组成气体室内腔，所述中央控制单元采用光反射仪技术测量透过气体室前后两个透镜的反射光强来确定瓦斯吸收损耗。

2.根据权利要求1所述的基于光纤传感的分布式瓦斯监测系统，其特征在于：所述光反射仪技术为光频域反射仪技术。

3.根据权利要求1所述的基于光纤传感的分布式瓦斯监测系统，其特征在于：所述光反射仪技术为光相干域反射仪技术。

4.根据权利要求2所述的基于光纤传感的分布式瓦斯监测系统，其特征在于：所述中央控制单元由频率扫描光源、调制解调器和检测器及频率分析仪组成，所述频率扫描光源通过光源输出端口向串联在光纤上的瓦斯气体室传感器发射测试光，反射光与本地光通过光源接收端口后进入调制解调器，由检测器及频率分析仪对测量信号进行频率分析。

5.根据权利要求3所述的基于光纤传感的分布式瓦斯监测系统，其特征在于：所述中央控制单元由光源、调制解调器和检测器组成，光源通过光源输出端口向串联在光纤上的瓦斯气体室传感器发射测试光，控制光源的相干峰在光纤中移动到欲测地点，获得欲测地点的反射光，反射光通过光源接收端口后进入调制解调器，由检测器进行信号检测。

6.根据权利要求1所述的基于光纤传感的分布式瓦斯监测系统，其特征在于：所述光纤中还设置有光放大器；在光放大器附近的光路中设置迂回路以保持反射光路传播畅通。

7.根据权利要求1～6所述瓦斯监测系统进行瓦斯监测的方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）中央控制单元采用光反射仪技术测量若干瓦斯气体室传感器的两个透镜的反射光强，记作P₁, P₂, P₃, P₄, …, P_2N-1, P_2N，其中N表示第N个瓦斯气体室传感器；

（2）利用公式S_N=P_2N/P_2N-1获得气体室的瓦斯吸收损耗，S_N表示第N个气体室的瓦斯吸收损耗；则瓦斯吸收的损耗A_N为：

A_N=S_N-S_额，S_额表示透镜额定损耗；

（3）根据式（一），利用瓦斯吸收的损耗A_N获得监测点瓦斯浓度C_N：

C_N=ln(A_N)/aL                                          （一）

其中a为气体吸收系数，L为吸收路径的长度。