基于宽谱光源和谐波检测技术的气体浓度测量方法

摘要

本发明提出一种基于宽谱光源和谐波检测技术的气体浓度测量方法。由宽带光源1、环形器2、悬臂梁3、光纤光栅4、永久磁铁5、电磁线圈6、信号发生器7、气室8、光电探测器9、锁相放大器10及计算机11组成。其特点是：永久磁铁在正弦电信号的作用下带动悬臂梁发生摆动，从而调制光纤光栅的中心反射波长，调制后的窄带光信号进入气室并被其中的待测气体吸收而发生衰减，然后光信号由光电探测器转换为电信号后进入锁相放大器进行二次谐波信号的采集。根据锁相放大器的输出值即可推算出待测气体的浓度大小，实现一种低成本、高精度且高灵敏度的气体浓度测量方法。实验结果表明，该系统用于乙炔气体浓度测量时，灵敏度可达0.95μV/ppm，分辨力可达10.5ppm。

主权项

基于宽谱光源和谐波检测技术的气体浓度测量方法，其特征在于：宽带光源1发出的宽带光信号由环形器2输出进入粘贴于悬臂梁3上的光纤光栅4，同时将永久磁铁5粘贴于悬臂梁3下端的自由端，放置在永久磁铁5两端的电磁线圈6在受到信号发生器7发出的正弦信号作用下，会产生一个交变磁场并作用在永久磁铁5上，带动悬臂梁的摆动，从而使光纤光栅4所受的应变发生相应的调制，这样从光纤光栅4反射回来的窄带光信号的中心波长就会受到正弦调制，经过调制后的窄带光信号进入气室8并被其中的待测气体吸收而发生衰减，衰减后的光信号由光电探测器9转换为电信号后进入锁相放大器10进行二次谐波信号的采集，最后由计算机11对锁相放大器的输出信号进行采集、处理与显示。