[发明专利]基于聚一氯对二甲苯的膜片共振式气体传感器及检测系统

权利要求书

1.一种基于聚一氯对二甲苯的膜片共振式气体传感器，其特征在于，所述的膜片共振式气体传感器包括单模光纤(1)、F-P腔(2)、Parylene-C膜(3)、通气孔(4)和壳体(5)；该膜片共振式气体传感器(10)采用F-P干涉仪的结构，F-P腔(2)既是F-P干涉仪的腔体，同时也是微型非共振式光声池，用来产生光声信号；F-P腔(2)上设有通气孔(4)；Parylene-C膜(3)的有效直径为9mm，厚度为800nm，此时气体传感器的一阶共振频率为30Hz；待测气体通过通气孔(4)充满F-P腔(2)后，将激励激光器(7)的调制频率设置在30Hz，此时气体传感器(10)工作在共振模式状态，产生的光声信号达到极大值，实现膜片共振式光声气体传感系统。

2.一种基于膜片共振式气体传感器的气体检测系统，其特征在于，将探测激光器(6)和激励激光器(7)通过一个1×2光纤耦合器(8)耦合到一根光纤中，其中激励激光器(7)的中心波长与待测气体的吸收谱线重合；当激励激光器(7)发射的激光经过环形器(9)从光纤耦合到气体传感器(10)的F-P腔(2)中时，由于光声效应，在F-P腔(2)中产生声波信号，引起Parylene-C膜(3)的周期性振动；探测激光器(6)发出的激光在单模光纤(1)端面和Parylene-C膜(3)表面分别发生反射，两束反射光发生干涉作用，干涉光从环形器(9)的另一端口射出，经过可调谐带通滤波器(11)被光电探测器(12)所接收，可调谐带通滤波器(11)的作用是过滤掉激励激光器(7)的反射光，防止其对探测信号产生干扰；光电探测器(12)将探测到的光信号转换为电信号，并通过锁相放大模块(13)实现二次谐波解调；工控机(14)产生的锯齿波信号和锁相放大模块(13)产生的正弦信号经过加法器(15)实现叠加，共同驱动光声激励激光器(7)；工控机(14)通过调节探测激光器(6)的波长实现工作点的稳定。

3.根据权利要求2所述的基于膜片共振式气体传感器的气体检测系统，其特征在于，所述的激励激光器(7)的调制频率设置为30Hz，此时气体传感器(10)工作在共振状态，从而实现膜片共振式气体传感器。