基于光纖環(huán)形腔衰蕩光譜技術(shù)的氣體濃度測量方法與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、光纖傳感技術(shù)是20世紀(jì)70年代伴隨光纖通信技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的。它具有抗電磁干擾、結(jié)構(gòu)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(dòng)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(shù)是兩塊高反射鏡構(gòu)成諧振腔來測量待測量的。這一技術(shù)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(shù)是一種新的光纖腔衰蕩技術(shù)，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(duì)超高反射鏡的依賴。有著不受光源波動(dòng)影響，靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡單等諸多優(yōu)點(diǎn)。
　　本文提出將光纖環(huán)形腔衰蕩光譜技術(shù)應(yīng)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(gòu)成，分析并選擇衰蕩脈沖峰值信號(hào)的處理方法等。
　　(2)設(shè)計(jì)了光纖環(huán)形腔衰蕩光譜技術(shù)用于檢測乙炔氣體的傳感系統(tǒng)，并重點(diǎn)解決了

3、兩個(gè)關(guān)鍵性問題，一個(gè)是耦合器分光比的選取，最終確定為10∶90;另一個(gè)是衰蕩峰值信號(hào)的提取方法，這里采用了直線平滑法和多點(diǎn)求平均法。同時(shí)，還包括脈沖頻率的設(shè)定為6.65kHz，占空比3％;吸收氣室的長度定為25cm，環(huán)形腔長設(shè)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(shí)現(xiàn)對(duì)乙炔氣體濃度的測量實(shí)驗(yàn)及系統(tǒng)優(yōu)越性的驗(yàn)證分析等。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以算出，氣體的分辨力為1000ppm，靈敏度為0.327μs/ppm