[实用新型]一种多参量测量的中红外光纤传感器

说明书

本实用新型公开了一种多参量测量的中红外光纤传感器，属于光纤传感技术领域，由宽带光源、光纤耦合器、样品室、反射光检测装置、透射光检测装置和中红外光纤传感头组成。通过检测从中红外光纤传感头中光栅反射的光波长来获得温度；气体进入两个平行的高掺锗光纤间的间隙，通过测量间隙的变化得到气体压力；通过分析透射光的吸收谱及强度情况就可以得到气体成分及浓度情况，实现了对气体成分、浓度、温度、压力的测量，从而实现传感器的多参量测量功能。

技术领域

本实用新型涉及一种光纤传感器，尤其涉及一种多参量测量的中红外光纤传感器，属于光纤传感技术领域。

背景技术

光纤传感器由于其独特的电绝缘性能好，抗电磁干扰能力强，非侵入性，高灵敏度等优点，得到了快速的发展。目前大部分的光纤传感器工作波长都是在2μm以内，而绝大多数气体在2～14μm的波长范围内都有其特有的红外吸收谱线，其特征吸收波长是红外活性物质本身固有的一种属性，不会因为物质的环境、温度等条件的变化而变化。而且气体对红外线的选择性吸收遵循朗伯-比尔定律，吸收量与气体浓度、光路长度有关，可以通过分析红外光透过气体后的光谱变化，检测出气体成分，并且可以从光的强度的变化得到对应的气体浓度。目前红外光纤传感器的研究大部分都只是停留在气体浓度等单因数的检测，应用范围相对较单一，利用率不高。目前尚未报道可以同时测量气体种类、气体浓度、温度、压力的多参量测量的中红外光纤传感器。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种多参量测量的中红外光纤传感器，该传感器具有结构简单、多参量测量、耐高温、高灵敏度等特点。

本实用新型为解决技术问题所采取的技术方案为：

一种多参量测量的中红外光纤传感器，包括宽带光源(1)、光纤耦合器(3)、中红外光纤传感头(4)、样品室(5)、反射光检测装置(2)和透射光检测装置(6)；其特征在于：所述的中红外光纤传感头(4)由第一段中红外特种光纤(43)、第二段中红外特种光纤(47)、第一空芯高掺锗光纤(45)、第二空芯高掺锗光纤(46)、第一热敏套管(41)、第二热敏套管 (42)组成，在第一段中红外特种光纤(43)上刻有光纤布拉格光栅(44)，第一段中红外特种光纤(43)熔接第一空芯高掺锗光纤(45)，第二段中红外特种光纤(47)熔接第二空芯高掺锗光纤(46)，第一空芯高掺锗光纤(45)和第二空芯高掺锗光纤(46)端面互相平行，并且在第一空芯高掺锗光纤(45)和第二空芯高掺锗光纤(46)端面间留有0.2毫米空隙，第一热敏套管(41)和第二热敏套管(42)分别由第一固定装置(48)和第二固定装置(49) 固定从而保持结构稳定；所述的宽带光源(1)与光纤耦合器(3)一端(31)相连，光纤耦合器(3)二端(33)与中红外光纤传感头(4)一端(410)相连，光纤耦合器(3)的三端 (32)与反射光检测装置(2)相连，中红外光纤传感头(4)另一端(411)与透射光检测装置(6)相连，中红外光纤传感头(4)放置于样品室(5)中。

本实用新型的有益效果：

通过检测从中红外光纤传感头中光栅反射的光波长来获得温度；气体进入两个平行的高掺锗光纤间的间隙，通过测量间隙的变化得到气体压力；通过分析透射光的吸收谱及强度情况就可以得到气体成分及浓度情况，实现了对气体成分、浓度、温度、压力的测量，从而实现传感器的多参量测量功能。

附图说明

图1是本实用新型一种多参量测量的中红外光纤传感器的结构示意图。

图2是中红外光纤传感头结构示意图。

图3是空芯高掺锗光纤结构示意图。