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      一種基于本地解調(diào)調(diào)制光信號技術(shù)的氣體探測方法及裝置制造方法

      文檔序號:6231057閱讀:193來源:國知局
      一種基于本地解調(diào)調(diào)制光信號技術(shù)的氣體探測方法及裝置制造方法
      【專利摘要】本發(fā)明涉及光信號同步解調(diào)的技術(shù),具體為一種基于本地解調(diào)調(diào)制光信號技術(shù)的氣體探測方法及裝置。一種基于本地解調(diào)調(diào)制光信號技術(shù)的氣體探測方法,包括以下步驟:(a)將經(jīng)過波長調(diào)制的半導(dǎo)體激光器輸出的激光分成兩束;(b)將一束光作為探測光輸入至傳感頭進行氣體檢測,并將攜帶有待測氣體信息的信號輸入至鎖相放大器;(c)將另一束光轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號后濾除噪音,再放大,并進行鎖定,傳輸給鎖相放大器同步端;(d)對經(jīng)過鎖相放大器同步解調(diào)后的信號進行分析,得到待測氣體的濃度信息。本發(fā)明實現(xiàn)了在探測系統(tǒng)端提取同步信號,利用光信號在光纖中遠距離傳輸?shù)膬?yōu)勢,避免了電信號遠距離傳輸時損耗大、成本高等缺點。
      【專利說明】—種基于本地解調(diào)調(diào)制光信號技術(shù)的氣體探測方法及裝置
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明涉及光信號同步解調(diào)的技術(shù),具體為一種基于本地解調(diào)調(diào)制光信號技術(shù)的氣體探測方法及裝置。
      【背景技術(shù)】
      [0002]基于光學(xué)原理,利用激光作為光源的氣體檢測技術(shù),由于可靠性強、靈敏度高、選擇性好、可連續(xù)在線工作和無需人工值守等優(yōu)點在痕量氣體檢測方面得到廣泛關(guān)注和研究。當(dāng)對諸如電廠、礦井、原始森林等惡劣環(huán)境中的微量氣體進行檢測時,若采用現(xiàn)有的方法,激光器通常放置在距離測量地點不遠的地方,眾所周知激光器的成本比較高。一般來說激光器的花費在整個系統(tǒng)中超過三分之一,甚至達到50%以上。放置在野外非常不安全,且激光器容易受到環(huán)境溫濕度、灰塵等因素的影響,在系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程中為了保證激光器出射波長停留在目標吸收線中心,需要用熱電制冷器件對激光器進行溫控,有時還需要通過反饋系統(tǒng)對其進行波長鎖定,這樣光源系統(tǒng)對溫度變化及機械振動也較敏感。為了避免以上問題,一種有效的方法就是把光源系統(tǒng)放置在溫度變化相對小,無振動的適宜的地點,例如:室內(nèi)。輸出的激光通過價格便宜的光纖引導(dǎo)到需要氣體檢測的外部場所。如果引入光學(xué)開關(guān),對輸出的光路徑進行切換,利用時分復(fù)用技術(shù),就可以實現(xiàn)以單/多個光源為中心向周圍輻射探安置多個檢測點,達到單/多光源多點檢測的目的,進一步提高激光使用效率,降低其成本。在基于光學(xué)的氣體檢測技術(shù)中,波長調(diào)制技術(shù)是一種被經(jīng)常用來進一步提高探測靈敏度的方法。由于在低頻段的主要噪聲是Ι/f噪聲,而Ι/f噪聲的特點是噪聲水平隨著頻率升高而下降。采用波長調(diào)制技術(shù)以高頻調(diào)制信號調(diào)制激光器的波長,將使探測信號從低頻的強噪聲段轉(zhuǎn)移到弱噪聲段,再利用鎖相放大器解調(diào)出諧波信號,將諧波信號作為最終反演氣體濃度的原始信號。
      [0003]在鎖相放大器解調(diào)時需要用到調(diào)制源信號,即同步信號。現(xiàn)有的裝置都是激光器、調(diào)制源(信號發(fā)生器)、鎖相放大器和傳感頭距離比較近,同步信號可以直接通過電線從調(diào)制源送到和傳感頭相近的鎖相放大器端。然而,在上面提到的單/多光源實現(xiàn)多點探測的裝置中,光源和探測點相距很遠,可能幾十米甚至幾公里。這樣,如果鎖相放大器在激光器和調(diào)制源端,除光纖外需要一根額外的導(dǎo)線傳送傳感頭的測量信號。而傳感頭的測量信號通常來說非常微弱,很容易在傳輸?shù)倪^程中被淹沒在電子噪聲之中。為了馬上處理微弱的電子信號,避免在傳輸過程中引入其它電子噪聲,另一種方案是把鎖相放大器安置在傳感頭端進行本地解調(diào),但我們?nèi)耘f需要一根除去光纖外的導(dǎo)線把激光器端的信號源的同步傳送到傳感頭端。這就使單/多光源多點檢測方法在信號解調(diào)部分成本過高,從而極大的限制了光探測技術(shù)在實際應(yīng)用中的推廣實用。
      [0004]另外電信號遠距離傳輸時,由于電阻等因素的影響,衰減不可避免,而且極容易受到各種干擾,且電信號是通過銅、鋁等金屬來傳輸,成本高,同樣限制了光探測技術(shù)在實際應(yīng)用中的推廣實用。
      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0005]本發(fā)明提供一種基于本地解調(diào)調(diào)制光信號技術(shù)的氣體探測方法及裝置,來解決目前以激光為基礎(chǔ)的氣體傳感器光源利用效率低,成本高,檢測覆蓋范圍小,無法適應(yīng)野外環(huán)境,安全系數(shù)低等問題。
      [0006]本發(fā)明所述的一種基于本地解調(diào)調(diào)制光信號技術(shù)的氣體探測方法是采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種基于本地解調(diào)調(diào)制光信號技術(shù)的氣體探測方法,包括以下步驟:Ca)將經(jīng)過波長調(diào)制的半導(dǎo)體激光器輸出的激光分成兩束;(b)將一束光作為探測光輸入至傳感頭進行氣體檢測,并將攜帶有待測氣體信息的信號輸入至鎖相放大器;(C)將另一束光轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號后濾除噪音,再放大,并進行鎖定,傳輸給鎖相放大器同步端;(d)對經(jīng)過鎖相放大器同步解調(diào)后的信號進行分析,得到待測氣體的濃度信息。
      [0007]由于半導(dǎo)體激光器的電流與波長成正比,即與頻率成反比(A=c/V,c是光速,V頻率,λ波長),諧波探測技術(shù)中,對半導(dǎo)體激光器的波長進行調(diào)制可以通過對其電流進行調(diào)制來完成,假設(shè)調(diào)制?目號為正弦?目號a (t) =AmCos ω Vtl是激光器中心頻率,0^=2 31/是施加的調(diào)制角頻率,Δ V是波長變化幅值,其激光波長輸出能夠用下式來表示:
      V (t) = V 0+ Δ V cos ω 0t
      而半導(dǎo)體激光器的光強也與激光器的電流成正比關(guān)系,這樣激光器在被波長調(diào)制的同時其強度也被調(diào)制,其光強輸出可以用下式來表示:1(0=1-Λ Icos Cocit
      其中Itl是激光器在未調(diào)制時的光強輸出,Δ I是光強變化幅值,這樣可以從被使用調(diào)制光源的光強信號中來提取同步信號,省去同步信號的電纜傳輸?shù)耐瑫r,實現(xiàn)了在探測系統(tǒng)端的光學(xué)信號本地解調(diào)。而激光的光強可以直接用探測器來探測。圖1顯示了當(dāng)激光波長被調(diào)制時,激光光強隨時間的輸出。其上的正弦波能夠被提取用來作為同步信號。
      [0008]本發(fā)明所述的一種基于本地解調(diào)調(diào)制光信號技術(shù)的氣體探測裝置是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種基于本地解調(diào)調(diào)制光信號技術(shù)的氣體探測裝置,包括光源系統(tǒng)、通過光纖與光源系統(tǒng)出射端相連的探測系統(tǒng)以及與探測系統(tǒng)輸出端相連接的信號采集顯示系統(tǒng);所述光源系統(tǒng)包括半導(dǎo)體激光器以及驅(qū)動半導(dǎo)體激光器的激光驅(qū)動;激光驅(qū)動的調(diào)制端口連接有信號發(fā)生器;半導(dǎo)體激光器的出射端與光纖入射端口相連接;所述探測系統(tǒng)包括與光纖出射端口相連接的光纖分束器、與光纖分束器一個輸出端相連接的光電探測器、順次連接在光電探測器信號輸出端的帶通濾波器、前置放大器、鎖相環(huán)以及鎖相放大器;所述鎖相環(huán)的信號輸出端與鎖相放大器的同步信號輸入端相連接;光纖分束器的另一個輸出端連接有傳感頭,傳感頭的輸出端與鎖相放大器的信號輸入端相連接;所述鎖相放大器的信號輸出端與信號采集顯示系統(tǒng)的信號輸入端相連接。
      [0009]激光器的調(diào)制一般是使用信號發(fā)生器來產(chǎn)生特定的調(diào)制信號,并加載在激光驅(qū)動上來產(chǎn)生所需的光信號。此處對光的調(diào)制主要是減少在檢測中噪音的影響,特別是I//噪音的影響,I//噪音隨著頻率的升高而減少,因此在高頻的時候I//噪聲就可以忽略不計。
      [0010]光纖分束器輸出的強光信號被送給傳感頭檢測氣體的濃度,分束器輸出的弱光信號,用光電探測器接收后變?yōu)槿蹼娦盘枺掖藭r攜帶的噪音信號也比較大,因此先用一個帶通濾波器濾除噪音的影響,帶通濾波器的中心頻率與調(diào)制激光器波長的頻率一致。此時的電信號比較弱,因此 用一個前置放大器來放大信號,并送給鎖相環(huán)鎖定信號,此時鎖定的信號就可以作為同步信號,送給鎖相放大器的同步端,鎖相放大器就可以對傳感頭輸出的電信號進行解調(diào),并輸出與濃度成正比的電信號。對傳感頭輸出的電信號進行解調(diào),并輸出與濃度成正比的電信號以及對電信號進行分析得出待測氣體濃度的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的技術(shù),可參見CN 103411898 A以及CN 103149681 A。
      [0011]光信號在光纖中的傳輸每公里衰減比目前容量最大的通信同軸電纜的每公里的衰減要低一個數(shù)量級以上,而且光纖體積小,重量輕,有利于施工和運輸,防干擾性能好,保密性好,另外光纖材料來源豐富,成本相對很低。利用光纖通信的優(yōu)勢,從光纖傳輸光束中提取同步信號,不僅能夠省去一根傳輸電纜,從而降低成本,而且能夠有效排除電子噪聲的侵入和串?dāng)_,提高設(shè)備最終的穩(wěn)定性,保證其檢測靈敏度。
      [0012]進一步的,信號采集顯示系統(tǒng)包括與鎖相放大器的信號輸出端相連接的無線發(fā)射模塊、與無線發(fā)射模塊相配的設(shè)在光源系統(tǒng)附近的無線接收模塊以及與無線接收模塊相連接的計算機。這樣如果設(shè)備中有多個探測系統(tǒng),只需要一個無線接收模塊和一臺計算機就可以記錄所有探測系統(tǒng)的數(shù)據(jù),降低了成本。
      [0013]鎖相放大器輸出的與濃度成正比的電信號可以直接送給采集卡采集后傳給計算機記錄,也可以使用無線發(fā)送模塊,并在激光器處安置一個無線接收模塊,用來接受發(fā)送模塊發(fā)送的數(shù)據(jù),并送給計算機記錄數(shù)據(jù),這樣只需要一臺計算機就可以調(diào)制激光器和記錄采集回來的數(shù)據(jù),降低了成本。
      [0014]一種基于本地解調(diào)調(diào)制光信號技術(shù)的氣體探測裝置,包括一個光源系統(tǒng)、位于光源系統(tǒng)出射光路上的ι:η路光學(xué)開關(guān);ι:η路光學(xué)開關(guān)的每個出射端均通過光纖連接有一個探測系統(tǒng);每個探測系統(tǒng)的信號輸出端均連接有一個無線發(fā)射模塊;光源系統(tǒng)旁設(shè)有與無線發(fā)射模塊相配的無線接收模塊以及與無線接收模塊相連接的計算機;所述光源系統(tǒng)包括半導(dǎo)體激光器以及驅(qū)動半導(dǎo)體激光器的激光驅(qū)動;激光驅(qū)動的調(diào)制端口連接有信號發(fā)生器;所述探測系統(tǒng)包括與相對應(yīng)的光纖出射端口相連接的光纖分束器、與光纖分束器一個輸出端相連接的光電探測器、順次連接在光電探測器信號輸出端的帶通濾波器、前置放大器、鎖相環(huán)以及鎖相放大器;所述鎖相環(huán)的信號輸出端與鎖相放大器的同步信號輸入端相連接;光纖分束器的另一個輸出端連接有傳感頭,傳感頭的輸出端與鎖相放大器的信號輸入端相連接;所述鎖相放大器的信號輸出端與對應(yīng)的無線發(fā)射模塊信號輸入端相連接;所述計算機的信號輸出端與1: η路光學(xué)開關(guān)控制輸入端相連接。
      [0015]使用1:η路的光學(xué)開光,其單路那端連接到激光器輸出端上,η路那端連接到η個探測系統(tǒng)端。光學(xué)開光對發(fā)出的光路徑進行切換,通過時分復(fù)用技術(shù),以達到單點光源多點檢測的效果。
      [0016]一種基于本地解調(diào)調(diào)制光信號技術(shù)的氣體探測裝置,包括η個光源系統(tǒng)、與η個光源系統(tǒng)的出射端相連接的η:η路光學(xué)開關(guān),η:η路光學(xué)開關(guān)的每個出射端均通過光纖連接有一個探測系統(tǒng);每個探測系統(tǒng)的信號輸出端均連接有一個無線發(fā)射模塊;光源系統(tǒng)旁設(shè)有與無線發(fā)射模塊相配的無線接收模塊以及與無線接收模塊相連接的計算機;所述光源系統(tǒng)包括半導(dǎo)體激光器以及驅(qū)動半導(dǎo)體激光器的激光驅(qū)動;激光驅(qū)動的調(diào)制端口連接有信號發(fā)生器;所述探測系統(tǒng)包括與相對應(yīng)的光纖出射端口相連接的光纖分束器、與光纖分束器一個輸出端相連接的光電探測器、順次連接在光電探測器信號輸出端的帶通濾波器、前置放大器、鎖相環(huán)以及鎖相放大器;所述鎖相環(huán)的信號輸出端與鎖相放大器的同步信號輸入端相連接;光纖分束器的另一個輸出端連接有傳感頭,傳感頭的輸出端與鎖相放大器的信號輸入端相連接;所述鎖相放大器的信號輸出端與對應(yīng)的無線發(fā)射模塊信號輸入端相連接;所述計算機的信號輸出端與n:n路光學(xué)開關(guān)控制輸入端相連接。
      [0017]使用一個η:η路的光學(xué)開光,其一 η路端連接到η個激光器輸出上,另一 η路端連接到η個探測系統(tǒng)端。每個激光器對應(yīng)一種被測氣體,光學(xué)開光對發(fā)出的光路徑進行切換,通過時分復(fù)用技術(shù),以達到多點光源多點檢測的效果。采用計算機對1:η路的光學(xué)開光或η:η路的光學(xué)開光進行切換的技術(shù)是本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù),是容易實現(xiàn)的。
      [0018]本發(fā)明克服了目前傳統(tǒng)的解調(diào)光信號裝置需要在調(diào)制器處提取同步信號,使用電信號遠距離傳輸?shù)燃夹g(shù)問題,實現(xiàn)了在探測系統(tǒng)端提取同步信號,利用光信號在光纖中遠距離傳輸?shù)膬?yōu)勢,避免了電信號遠距離傳輸時損耗大、成本高等缺點。且在目前傳統(tǒng)光學(xué)檢測氣體濃度裝置的基礎(chǔ)上加了無線傳輸模塊,并巧妙的在激光器處加了光學(xué)開關(guān),大大的節(jié)約了成本,提高了系統(tǒng)的安全系數(shù),整個裝置結(jié)構(gòu)簡單,增加了實用性;同時使單光源多點探測以及多光源多點探測技術(shù)更加實用。
      【專利附圖】

      【附圖說明】
      [0019]圖1波長被調(diào)制的激光光強隨時間變化圖。
      [0020]圖2本發(fā)明所述從調(diào)制光信號中提取同步信號的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
      [0021]圖3本發(fā)明所述單光源多點檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
      [0022]圖4本發(fā)明所述多光源多點檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
      [0023]1-光源系統(tǒng),11-半導(dǎo)體激光器,12-激光驅(qū)動,13-信號發(fā)生器,3_光纖,2_探測系統(tǒng),21-99:1光纖分束器,22-光電探測器,23-帶通濾波器,24-前置放大器,25-鎖相環(huán),26-傳感頭,27-鎖相放大器,4-信號米集顯不系統(tǒng),51-1:η路光學(xué)開關(guān),52_η:η路光學(xué)開關(guān),6-無線發(fā)射模塊,7-無線接收模塊。
      【具體實施方式】
      [0024]一種基于本地解調(diào)調(diào)制光信號技術(shù)的氣體探測方法,包括以下步驟:(a)將經(jīng)過波長調(diào)制的半導(dǎo)體激光器11輸出的激光分成兩束;(b)將一束光作為探測光輸入至傳感頭26進行氣體檢測,并將攜帶有待測氣體濃度信息的信號輸入至鎖相放大器27 ; (c)將另一束光轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號后濾除噪音,再放大,并進行鎖定,傳輸給鎖相放大器27同步端;Cd)對經(jīng)過鎖相放大器27同步解調(diào)后的信號進行分析,得到待測氣體的濃度信息。
      [0025]一種基于本地解調(diào)調(diào)制光信號技術(shù)的氣體探測裝置,包括光源系統(tǒng)1、通過光纖3與光源系統(tǒng)I出射端相連的探測系統(tǒng)2以及與探測系統(tǒng)2輸出端相連接的信號采集顯示系統(tǒng)4 ;所述光源系統(tǒng)I包括半導(dǎo)體激光器11以及驅(qū)動半導(dǎo)體激光器11的激光驅(qū)動12 ;激光驅(qū)動12的調(diào)制端口連接有信號發(fā)生器13 ;半導(dǎo)體激光器11的出射端與光纖3入射端口相連接;所述探測系統(tǒng)2包括與光纖3出射端口相連接的光纖分束器21、與光纖分束器21 —個輸出端相連接的光電探測器22、順次連接在光電探測器22信號輸出端的帶通濾波器23、前置放大器24、鎖相環(huán)25以及鎖相放大器27 ;所述鎖相環(huán)25的信號輸出端與鎖相放大器27的同步信號輸入端相連接;光纖分束器21的另一個輸出端連接有傳感頭26,傳感頭26的輸出端與鎖相放大器27的信號輸入端相連接;所述鎖相放大器27的信號輸出端與信號采集顯示系統(tǒng)4的信號輸入端相連接。結(jié)構(gòu)如圖2所示。[0026]信號采集顯示系統(tǒng)4包括與鎖相放大器27的信號輸出端相連接的無線發(fā)射模塊
      6、與無線發(fā)射模塊6相配的設(shè)在光源系統(tǒng)I附近的無線接收模塊7以及與無線接收模塊7相連接的計算機。信號采集顯示系統(tǒng)4也可以包括一個采集卡和計算機,實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集以及分析。
      [0027]—種基于本地解調(diào)調(diào)制光信號技術(shù)的氣體探測裝置,包括一個光源系統(tǒng)1、位于光源系統(tǒng)I出射光路上的1:n路光學(xué)開關(guān)51 ;l:n路光學(xué)開關(guān)51的每個出射端均通過光纖3連接有一個探測系統(tǒng)2 ;每個探測系統(tǒng)2的信號輸出端均連接有一個無線發(fā)射模塊6 ;光源系統(tǒng)I旁設(shè)有與無線發(fā)射模塊6相配的無線接收模塊7以及與無線接收模塊7相連接的計算機;所述光源系統(tǒng)I包括半導(dǎo)體激光器11以及驅(qū)動半導(dǎo)體激光器11的激光驅(qū)動12 ;激光驅(qū)動12的調(diào)制端口連接有信號發(fā)生器13 ;所述探測系統(tǒng)2包括與相對應(yīng)的光纖3出射端口相連接的光纖分束器21、與光纖分束器21 —個輸出端相連接的光電探測器22、順次連接在光電探測器22信號輸出端的帶通濾波器23、前置放大器24、鎖相環(huán)25以及鎖相放大器27 ;所述鎖相環(huán)25的信號輸出端與鎖相放大器27的同步信號輸入端相連接;光纖分束器21的另一個輸出端連接有傳感頭26,傳感頭26的輸出端與鎖相放大器27的信號輸入端相連接;所述鎖相放大器27的信號輸出端與對應(yīng)的無線發(fā)射模塊6信號輸入端相連接;所述計算機的信號輸出端與1:n路光學(xué)開關(guān)51控制輸入端相連接??梢詫崿F(xiàn)η個遠程監(jiān)測點的氣體探測。結(jié)構(gòu)如圖3所示。
      [0028]一種基于本地解調(diào)調(diào)制光信號技術(shù)的氣體探測裝置,包括η個光源系統(tǒng)1、與η個光源系統(tǒng)I的出射端相連接的η:η路光學(xué)開關(guān)52,η:η路光學(xué)開關(guān)52的每個出射端均通過光纖3連接有一個探測系統(tǒng)2 ;每個探測系統(tǒng)2的信號輸出端均連接有一個無線發(fā)射模塊6 ;光源系統(tǒng)I旁設(shè)有與無線發(fā)射模塊6相配的無線接收模塊7以及與無線接收模塊7相連接的計算機;所述光源系統(tǒng)I包括半導(dǎo)體激光器11以及驅(qū)動半導(dǎo)體激光器11的激光驅(qū)動12 ;激光驅(qū)動12的調(diào)制端口連接有信號發(fā)生器13 ;所述探測系統(tǒng)2包括與相對應(yīng)的光纖3出射端口相連接的光纖分束器21、與光纖分束器21 —個輸出端相連接的光電探測器22、順次連接在光電探測器22信號輸出端的帶通濾波器23、前置放大器24、鎖相環(huán)25以及鎖相放大器27 ;所述鎖相環(huán)25的信號輸出端與鎖相放大器27的同步信號輸入端相連接;光纖分束器21的另一個輸出端連接有傳感頭26,傳感頭26的輸出端與鎖相放大器27的信號輸入端相連接;所述鎖相放大器27的信號輸出端與對應(yīng)的無線發(fā)射模塊6信號輸入端相連接;所述計算機的信號輸出端與η:η路光學(xué)開關(guān)52控制輸入端相連接??梢詫崿F(xiàn)η個遠程監(jiān)測點的不同氣體的探測。結(jié)構(gòu)如圖4所示。
      [0029]所述光纖分束器為1:99光纖分束器。
      [0030]所述傳感頭26可以是基于石英增強光聲光譜的傳感頭,也可以是基于直接吸收原理的傳感頭。
      【權(quán)利要求】
      1.一種基于本地解調(diào)調(diào)制光信號技術(shù)的氣體探測方法,其特征在于,包括以下步驟:Ca)將經(jīng)過波長調(diào)制的半導(dǎo)體激光器(11)輸出的激光分成兩束;(b)將一束光作為探測光輸入至傳感頭(26)進行氣體檢測,并將攜帶有待測氣體濃度信息的信號輸入至鎖相放大器(27); (c)將另一束光轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號后濾除噪音,再放大,并進行鎖定,傳輸給鎖相放大器(27)同步端;(d)對經(jīng)過鎖相放大器(27)同步解調(diào)后的信號進行分析,得到待測氣體的濃度信息。
      2.一種基于本地解調(diào)調(diào)制光信號技術(shù)的氣體探測裝置,用于實現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,包括光源系統(tǒng)(I)、通過光纖(3)與光源系統(tǒng)(I)出射端相連的探測系統(tǒng)(2)以及與探測系統(tǒng)(2)輸出端相連接的信號采集顯示系統(tǒng)(4);所述光源系統(tǒng)(I)包括半導(dǎo)體激光器(11)以及驅(qū)動半導(dǎo)體激光器(11)的激光驅(qū)動(12);激光驅(qū)動(12)的調(diào)制端口連接有信號發(fā)生器(13);半導(dǎo)體激光器(11)的出射端與光纖(3)入射端口相連接;所述探測系統(tǒng)(2)包括與光纖(3)出射端口相連接的光纖分束器(21)、與光纖分束器(21)—個輸出端相連接的光電探測器(22)、順次連接在光電探測器(22)信號輸出端的帶通濾波器(23)、前置放大器(24)、鎖相環(huán)(25)以及鎖相放大器(27);所述鎖相環(huán)(25)的信號輸出端與鎖相放大器(27)的同步信號輸入端相連接;光纖分束器(21)的另一個輸出端連接有傳感頭(26),傳感頭(26)的輸出端與鎖相放大器(27)的信號輸入端相連接;所述鎖相放大器(27)的信號輸出端與信號采集顯示系統(tǒng)(4)的信號輸入端相連接。
      3.如權(quán)利要求2所述的一種基于本地解調(diào)調(diào)制光信號技術(shù)的氣體探測裝置,其特征在于,信號采集顯示 系統(tǒng)(4)包括與鎖相放大器(27)的信號輸出端相連接的無線發(fā)射模塊(6)、與無線發(fā)射模塊(6)相配的設(shè)在光源系統(tǒng)(I)附近的無線接收模塊(7)以及與無線接收模塊(7)相連接的計算機。
      4.一種基于本地解調(diào)調(diào)制光信號技術(shù)的氣體探測裝置,用于實現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,包括一個光源系統(tǒng)(I )、位于光源系統(tǒng)(I)出射光路上的1: η路光學(xué)開關(guān)(51) ;1:η路光學(xué)開關(guān)(51)的每個出射端均通過光纖(3)連接有一個探測系統(tǒng)(2);每個探測系統(tǒng)(2)的信號輸出端均連接有一個無線發(fā)射模塊(6);光源系統(tǒng)(I)旁設(shè)有與無線發(fā)射模塊(6)相配的無線接收模塊(7)以及與無線接收模塊(7)相連接的計算機;所述光源系統(tǒng)(I)包括半導(dǎo)體激光器(11)以及驅(qū)動半導(dǎo)體激光器(11)的激光驅(qū)動(12);激光驅(qū)動(12)的調(diào)制端口連接有信號發(fā)生器(13);所述探測系統(tǒng)(2)包括與相對應(yīng)的光纖(3)出射端口相連接的光纖分束器(21)、與光纖分束器(21)—個輸出端相連接的光電探測器(22)、順次連接在光電探測器(22)信號輸出端的帶通濾波器(23)、前置放大器(24)、鎖相環(huán)(25)以及鎖相放大器(27);所述鎖相環(huán)(25)的信號輸出端與鎖相放大器(27)的同步信號輸入端相連接;光纖分束器(21)的另一個輸出端連接有傳感頭(26),傳感頭(26)的輸出端與鎖相放大器(27)的信號輸入端相連接;所述鎖相放大器(27)的信號輸出端與對應(yīng)的無線發(fā)射模塊(6)信號輸入端相連接;所述計算機的信號輸出端與1:η路光學(xué)開關(guān)(51)的控制輸入端相連接。
      5.一種基于本地解調(diào)調(diào)制光信號技術(shù)的氣體探測裝置,用于實現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,包括η個光源系統(tǒng)(I)、與η個光源系統(tǒng)(I)的出射端相連接的η:η路光學(xué)開關(guān)(52),η:η路光學(xué)開關(guān)(52)的每個出射端均通過光纖(3)連接有一個探測系統(tǒng)(2);每個探測系統(tǒng)(2)的信號輸出端均連接有一個無線發(fā)射模塊(6);光源系統(tǒng)(I)旁設(shè)有與無線發(fā)射模塊(6)相配的無線接收模塊(7)以及與無線接收模塊(7)相連接的計算機;所述光源系統(tǒng)(1)包括半導(dǎo)體激光器(11)以及驅(qū)動半導(dǎo)體激光器(11)的激光驅(qū)動(12 );激光驅(qū)動(12)的調(diào)制端口連接有信號發(fā)生器(13);所述探測系統(tǒng)(2)包括與相對應(yīng)的光纖(3)出射端口相連接的光纖分束器(21)、與光纖分束器(21) —個輸出端相連接的光電探測器(22)、順次連接在光電探測器(22)信號輸出端的帶通濾波器(23)、前置放大器(24)、鎖相環(huán)(25)以及鎖相放大器(27);所述鎖相環(huán)(25)的信號輸出端與鎖相放大器(27)的同步信號輸入端相連接;光纖分束器(21)的另一個輸出端連接有傳感頭(26),傳感頭(26)的輸出端與鎖相放大器(27)的信號輸入端相連接;所述鎖相放大器(27)的信號輸出端與對應(yīng)的無線發(fā)射模塊(6)信號輸入端相連接;所述計算機的信號輸出端與n:n路光學(xué)開關(guān)(52)的控制輸入端相連接。
      6.如權(quán)利要求2-5任一項所述的一種基于本地解調(diào)調(diào)制光信號技術(shù)的氣體探測裝置,其特征在于,所述光纖分束器(21)為1:99光纖分束器。
      7.如權(quán)利要求2-5任一項所述的一種基于本地解調(diào)調(diào)制光信號技術(shù)的氣體探測裝置,其特征在于,所述傳感頭(26)可以是基于石英增強光聲光譜的傳感頭,也可以是基于直接吸收原理的傳感頭。
      【文檔編號】G01N21/17GK103994975SQ201410274233
      【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
      【發(fā)明者】董磊 申請人:山西大學(xué)
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