双栅光纤微腔瓦斯传感系统及传感方法

摘要

本发明公开一种双栅光纤微腔瓦斯传感系统及传感方法。该双栅光纤微腔瓦斯传感系统由宽带光源、光纤、宽带耦合器、双栅光纤微腔瓦斯传感器、光谱解调器和计算机构成。所述双栅光纤微腔瓦斯传感器由两段光纤、两个短周期光纤光栅、两个光纤自准直透镜和支承体构成。其传感方法是先标定出传感器的常数、温度对敏感系数的影响因子，再传感出被测的瓦斯气体浓度。该双栅光纤微腔瓦斯传感系统的装配和调试简单，传感器体积小，结构简单，可实现遥测。其传感方法消除了光源、光路干扰和温度波动的影响，可同时实现瓦斯浓度和温度的检测，精度高。

主权项

1、双栅光纤微腔瓦斯传感系统，其特征在于：由宽带光源A、光纤B1～B3、宽带耦合器Cw、双栅光纤微腔瓦斯传感器S、光谱解调器D和计算机E组成；宽带光源A通过光纤B1连接到宽带耦合器Cw的一个输入端，宽带耦合器Cw的输出端通过光纤B3连接到双栅光纤微腔瓦斯传感器的前端，宽带耦合器Cw的另一个输入端通过光纤B2连接到光谱解调器D的光纤输入端，光谱解调器D的数据端口通过数据接口线连接到计算机E；所述双栅光纤微腔瓦斯传感器S包括第一光纤(2)和第二光纤(10)、第一自准直透镜(5)和第二自准直透镜(6)、第一短周期光纤光栅(8)和第二短周期光纤光栅(9)、支承体(3)，其中第一光纤(2)的一个端面位于第一自准直透镜(5)的焦点并与第一自准直透镜(5)固连在一起，第一光纤(2)的端面与第一自准直透镜(5)的光轴垂直，该第一自准直透镜(5)固定连接在支承体(3)上，在支承体(3)上相距第一自准直透镜(5)3-500mm处固定连接第二自准直透镜(6)，第一自准直透镜(5)和第二自准直透镜(6)之间的空间构成为微腔，第二光纤(10)的一个端面位于第二自准直透镜(6)的焦点并与第二自准直透镜(6)固连在一起，第二光纤(10)的端面与第二自准直透镜(6)的光轴垂直，且第一自准直透镜和第二自准直透镜的光轴同轴，第二光纤(10)上写有第一短周期光纤光栅(8)和第二短周期光纤光栅(9)，两短周期光纤光栅之间的距离大于0.5mm，且两个短周期光纤光栅到第二光纤(10)的任意端面的距离大于5mm；第一短周期光纤光栅(8)的反射中心波长在瓦斯气体的吸收光谱带外，第二短周期光纤光栅(9)的反射中心波长在瓦斯气体的吸收光谱带内，第一短周期光纤光栅(8)和第二短周期光纤光栅(9)的反射中心波长之间的间隔大于其反射波长带的3dB带宽之和的一半；第二光纤(10)是双栅光纤微腔瓦斯传感器的后端，第一光纤(2)是双栅光纤微腔瓦斯传感器的前端。