[发明专利]光纤甲烷传感模块、光纤多点光电式甲烷传感器及系统

权利要求书

1.一种光纤甲烷传感模块，其特征在于，包括：

具有容纳空间的外壳，在外壳内部设有接入光纤和接出光纤，所述接入光纤和接出光纤之间至少两个相互平行的气体传感气室，所述气体传感气室间通过光纤连接，依照光信号传输方向，所述气体传感气室前后分别设置气室入射光转换单元和气室出射光转换单元；

所述气室入射光转换单元将光纤的出射光束变成平行光束并射入所述气体传感气室，所述气室出射光转换单元将所述气体传感气室的出射光束耦合入连接所述气体传感气室的光纤或接出光纤；

所述外壳包括壳体，所述壳体上下分别设置上盖和下盖，形成具有容纳空间的结构，所述上盖上设置通孔，所述接入光纤和接出光纤经由该通孔，所述下盖上设置带有通孔的标定嘴；

所述上盖内设置可以置换的金属滤网；所述气体传感气室侧面设置若干通气孔，所述通气孔上设置金属滤网；

所述壳体内设置带有温度压力传感器的参考气室；在所述光纤甲烷传感模块的环境条件和所述光信号发射和接收的信号处理装置的环境条件一样或接近的情况下，微处理器模块接收所述光纤甲烷传感模块的温度压力传感器发送的压力和温度信息，用于对被测气体的补偿；

所述光纤甲烷传感模块可通过光纤网络并联的组成多个不同的空间位置的甲烷检测系统；

甲烷检测系统包括光信号发射和接收的信号处理装置，所述光信号发射和接受处理的装置是由一个近红外垂直腔面发射VCSEL激光器作为其光源模块，调谐电路将调谐信号通过所述VCSEL激光器变成调谐的光信号送入所述光纤分束装置的接入光纤；VCSEL激光器由驱动电路调谐并发出调谐光束，该光束被耦合到1XN光纤分束器；

所述气室入射光转换单元采用光纤平行光透镜；

所述气室出射光转换单元采用光纤聚焦透镜；

所述标定嘴上方设置粉末冶金滤网，所述壳体与下盖之间设置堵头。

2.一种光纤多点光电式甲烷传感器，基于权利要求1所述的一种光纤甲烷传感模块，其特征在于，包括：若干个光纤甲烷传感模块、光纤分束装置以及光信号发射和接收的信号处理装置；所述光信号发射和接收的信号处理装置连接光纤分束装置，所述光信号发射和接收的信号处理装置发射的光信号经过所述光纤分束装置被分配到各个光纤通道并传输至相对应的设置于不同检测点的所述光纤甲烷传感模块；

所述光信号发射和接收的信号处理装置包括微处理器模块，在所述光纤甲烷传感模块的环境条件和所述光信号发射和接收的信号处理装置的环境条件一样或接近的情况下，所述微处理器模块接收所述光纤甲烷传感模块的温度压力传感器发送的压力和温度信息，用于对被测气体的补偿。

3.根据权利要求2所述的一种光纤多点光电式甲烷传感器，其特征在于，所述光纤分束装置采用一个1XN光纤分光器、一个CWDM分光器或多个光纤耦合器。

4.根据权利要求2所述的一种光纤多点光电式甲烷传感器，其特征在于，所述光纤分束装置的分光比值均匀分布在各个通道之间。

5.根据权利要求2所述的一种光纤多点光电式甲烷传感器，其特征在于，根据与光纤甲烷传感模块所在检测点之间的距离调整分布在各个通道之间的分光比值，通道所分配的光信号光强与该通道长度成正比。

6.根据权利要求2所述的一种光纤多点光电式甲烷传感器，所述微处理器模块通过通信模块分别连接光源模块和光信号、温度气压的信号采集模块，所述微处理器模块、通信模块、光源模块和信号采集模块分别和电源模块连接；

所述微处理器模块用于调谐所述光源模块中的光源信号和处理所述信号采集模块中的测量信号；

所述通信模块用于传递所述微处理器模块的控制指令和所述信号采集模块中的测量信号。

7.根据权利要求6所述的一种光纤多点光电式甲烷传感器，所述光源模块采用VCSEL激光器。

8.一种光纤多点光电式甲烷传感器系统，其特征在于，包括权利要求2-7任一项所述的一种光纤多点光电式甲烷传感器。