基于光纖環(huán)形腔衰蕩光譜技術的氣體濃度測量方法與實驗研究.pdf

1、光纖傳感技術是20世紀70年代伴隨光纖通信技術的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的。它具有抗電磁干擾、結構簡單等諸多好處，然而它還有一定的不足之處，如靈敏度受到吸收路徑長度的限制和光源功率波動的影響，因此研究新型的光纖氣體傳感器具有十分重要的意義。早期腔衰蕩光譜技術是兩塊高反射鏡構成諧振腔來測量待測量的。這一技術的好處是增加了吸收路徑長度，但是仍有一定的不足。光纖環(huán)形腔衰蕩光譜技術是一種新的光纖腔衰蕩技術，與高反射率的衰蕩腔相比，它模仿了衰蕩的概念，

2、利用光纖環(huán)作為衰蕩腔，來替代由高反射率鏡組成的諧振腔，減小對超高反射鏡的依賴。有著不受光源波動影響，靈敏度高，結構簡單等諸多優(yōu)點。
　　本文提出將光纖環(huán)形腔衰蕩光譜技術應用于光纖氣體濃度檢測中。主要研究內(nèi)容包括:
　　(1)闡述并分析了氣體分子吸收理論和光纖環(huán)形腔衰蕩光譜吸收檢測原理。研究了器件構成，分析并選擇衰蕩脈沖峰值信號的處理方法等。
　　(2)設計了光纖環(huán)形腔衰蕩光譜技術用于檢測乙炔氣體的傳感系統(tǒng)，并重點解決了

3、兩個關鍵性問題，一個是耦合器分光比的選取，最終確定為10∶90;另一個是衰蕩峰值信號的提取方法，這里采用了直線平滑法和多點求平均法。同時，還包括脈沖頻率的設定為6.65kHz，占空比3％;吸收氣室的長度定為25cm，環(huán)形腔長設定為3000米及合理的配氣系統(tǒng)等。
　　(3)搭建了光纖乙炔氣體檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)對乙炔氣體濃度的測量實驗及系統(tǒng)優(yōu)越性的驗證分析等。由實驗數(shù)據(jù)可以算出，氣體的分辨力為1000ppm，靈敏度為0.327μs/ppm