[发明专利]基于全光纤的气液混合测量装置及远程气液混合测量系统

权利要求书

1.一种基于全光纤的气液混合测量装置，其特征在于，该装置由可调谐激光器(1)、光纤耦合器(3)、气体传感器(6)、液体传感器(11)、光功率测量装置(15)、总线控制器(16)、计算机(17)组成；可调谐激光器(1)和光纤耦合器(3)之间通过单模光纤(2)连接；光纤耦合器(3)的第一个接口通过单模光纤(4)连接气体传感器(6)，气体传感器(6)和光功率测量装置(15)通过单模光纤(8)相连接；光纤耦合器(3)的第二个接口通过单模光纤(14)和光功率测量装置(15)直接连接；光纤耦合器(3)的第三个接口通过单模光纤(9)连接液体传感器(11)，液体传感器(11)和光功率测量装置(15)之间通过单模光纤(13)相连接；最后光功率测量装置(15)采集到的数据通过总线控制器(16)传输到计算机(17)进行数据处理，实时显示测量结果；

可调谐激光器(1)发射出的激光首先经过耦合器(3)分为三束；第一道光束经过单模光纤(4)后经过气体传感器(6)以及单模光纤(8)后进入光功率测量装置(15)；第二道光束直接经过单模光纤(14)后进入光功率测量装置(15)作为参考光功率存在；第三道光束进过单模光纤(9)液体传感器(11)后再经过单模光纤(13)进入光功率测量装置(15)；光功率测量装置(15)将接收到的光功率信号转化为电信号后经过总线控制器(16)传输给计算机(17)，经过数据处理，得到待测气体以及液体的浓度。

2.如权利要求1所述的基于全光纤的气液混合测量装置，其特征在于，所述液体传感器(11)采用TFBG-SPR传感器。

3.如权利要求1所述的基于全光纤的气液混合测量装置，其特征在于，所述气体传感器采用略去了耦合器后的光谱吸收型气体传感器来测量气体中被测量浓度的变化。

4.如权利要求1所述的基于全光纤的气液混合测量装置，其特征在于，所述可调谐激光器(1)，其可调谐的波长范围为1500-1570nm。

5.如权利要求1所述的基于全光纤的气液混合测量装置，其特征在于，所述单模光纤(2)、(4)、(6)、(7)、(11)、(12)；所述倾斜光纤光栅(12)采用直径为9μm，包层直径为125nm的光纤，纤芯材质为石英玻璃。

6.如权利要求1所述的基于全光纤的气液混合测量装置，其特征在于，所述倾斜光纤光栅(12)的光线长度为10mm。

7.如权利要求1所述的基于全光纤的气液混合测量装置，其特征在于，所述金属镀膜层(10)的膜层厚度为20-100nm。

8.如权利要求1所述的一种基于全光纤的气液混合测量装置，其特征在于，倾斜光纤光栅(12)的倾斜角度为2度～10度，光栅常数为0.6μm～0.8μm。

9.一种基于全光纤的气液混合测量装置的远程气液混合测量系统，其特征在于，该测量系统包括设置于控制端的可调谐激光器(1)、光纤耦合器(3)、光功率测量装置(15)、总线控制器(16)、计算机(17)；设置于测试端的各个基于全光纤的气/液传感器，即包括气体传感器(6)、液体传感器(11)；可调谐激光器(1)和光纤耦合器(3)之间通过单模光纤(2)连接；光纤耦合器(3)的第一个接口通过单模光纤(4)分别连接各个测试端的气体传感器(6)，所述各个测试端的气体传感器(6)和控制端的光功率测量装置(15)分别通过单模光纤(8)远程连接；光纤耦合器(3)的第二个接口通过单模光纤(14)和光功率测量装置(15)直接连接；光纤耦合器(3)的第三个接口通过单模光纤(9)分别连接各个测试端的液体传感器(11)，所述各个测试端的液体传感器(11)和光功率测量装置(15)之间分别通过单模光纤(13)相连接；最后光功率测量装置(15)采集到的数据通过总线控制器(16)传输到计算机(17)进行数据处理，实时显示测量结果；

可调谐激光器(1)发射出的激光首先经过耦合器(3)分为三束；第一道光束经过各个单模光纤(4)后经过所述各个测试端的气体传感器(6)以及各个单模光纤(8)后进入光功率测量装置(15)；第二道光束直接经过单模光纤(14)后进入光功率测量装置(15)作为参考光功率存在；第三道光束经过各个单模光纤(9)后经过所述各个测试端的液体传感器(11)后再经过各个单模光纤(13)进入光功率测量装置(15)；光功率测量装置(15)将接收到的光功率信号转化为电信号后经过总线控制器(16)传输给计算机(17)，经过数据处理，得到待测气体以及液体的浓度。