基于倏逝波場的光纖瓦斯氣體傳感器的研究.pdf

1、近年來，隨著光纖傳感技術(shù)的快速發(fā)展，光纖氣體傳感器的研究在國內(nèi)外受到了廣泛的重視。光纖氣體傳感技術(shù)是一項正在發(fā)展的新型技術(shù)，在環(huán)境監(jiān)測和工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。光纖氣體傳感器較其他技術(shù)優(yōu)勢明顯，它以光波為測量信號的載體，對被測環(huán)境干擾小，可適應(yīng)各種環(huán)境。 當(dāng)前，我國煤礦安全事件頻發(fā)，瓦斯災(zāi)害是其中重要引發(fā)因素之一，它已成為制約煤礦安全生產(chǎn)的主要矛盾。在煤礦開采過程中，瓦斯事故，特別是重大、特大瓦斯事故在煤礦事故中占的比

2、例逐年升高，給我們國家造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，而且這方面的安全隱患仍呈逐步上升趨勢。因此，有效準(zhǔn)確地預(yù)測瓦斯爆炸的相關(guān)信息對于整個中國煤炭行業(yè)的安全生成關(guān)系重大，光纖氣體傳感技術(shù)正是有效解決這一問題的技術(shù)途徑之一。 本文通過分析和比較多種氣體濃度的檢測方法，提出了一種基于倏逝波場的光纖瓦斯氣體傳感器的研究。實驗設(shè)計了一種新型氣體傳感系統(tǒng)，自發(fā)研制了本系統(tǒng)的傳感部分，微光學(xué)傳感單元。掌握了該部分的制作工藝和氣室中傳感頭的研

3、制方法。光源發(fā)出的光經(jīng)過準(zhǔn)直器變成平行光，直接耦合到纖芯直徑為800μm的多模光纖(兩根多模光纖的端面拋磨成45°并平行對齊)，當(dāng)光波傳輸?shù)?5°的光纖端面時就會發(fā)生全反射。根據(jù)全反射時存在倏逝波場的相關(guān)理論，將兩根光纖端面距離調(diào)成波長量級，通過光波強(qiáng)度的變化就可檢測出倏逝波場中氣體濃度的變化。根據(jù)實驗室現(xiàn)有的實驗條件和儀器設(shè)備，本人對所設(shè)計的系統(tǒng)進(jìn)行了實驗研究，結(jié)果證明該傳感系統(tǒng)靈敏度較高，重復(fù)性及穩(wěn)定性較好，有效地驗證了系統(tǒng)的可行性