CN112964670A - 一种基于光纤的气体浓度检测装置 - Google Patents

一种基于光纤的气体浓度检测装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112964670A
CN112964670A CN202110179289.8A CN202110179289A CN112964670A CN 112964670 A CN112964670 A CN 112964670A CN 202110179289 A CN202110179289 A CN 202110179289A CN 112964670 A CN112964670 A CN 112964670A
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical fiber
gas concentration
pipeline
gas chamber
reflector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN202110179289.8A
Other languages
English (en)
Inventor
不公告发明人
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN202110179289.8A priority Critical patent/CN112964670A/zh
Publication of CN112964670A publication Critical patent/CN112964670A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N21/0303—Optical path conditioning in cuvettes, e.g. windows; adapted optical elements or systems; path modifying or adjustment
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N2021/0378—Shapes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于光纤的气体浓度检测装置，所述基于光纤的气体浓度检测装置包括双向耦合器、光源、光探测器、光纤、气体腔室以及管道；所述双向耦合器与所述光源以及所述光探测器连接，所述双向耦合器还与所述光纤的一端连接；所述气体腔室设置在所述光纤的纤芯内；所述管道与所述气体腔室连接；所述管道设置在所述光纤未连接所述双向耦合器的一端。本发明利用光纤中的反射光信息检测气体浓度，由于光的变化非常敏感，并且光纤传输信号损耗极低，抗干扰能力极强，使得本发明具有极高的检测灵敏度和检测精度。

Description

一种基于光纤的气体浓度检测装置
技术领域
本发明涉及气体浓度检测技术领域，特别是涉及一种基于光纤的气体浓度检测装置。
背景技术
常用的检测气体浓度的方法有非光学法和光学法。非光学法主要有电化学法及热催化法等，光学法主要包括吸收光谱法及光声光谱法等。近年来随着微音器灵敏度的不断提高，使得光声光谱技术得到了快速的发展，利用光声光谱法来检测气体浓度成为一种主流趋势。利用光声光谱法检测气体浓度时不需要对待测气体做预处理，直接通过测得的声波信号就可以确定气体的浓度，其与传统检测的非光学检测方法相比具有检测速度快、实时性好等优点。
但是当前利用光声光谱技术测量特定气体浓度的方法存在一定弊端，一是光线发射以及气室结构不合理，使光线能量利用率较低；二是通气泵入口结构设计不合理，气体进出入气室会造成气体流动，也会产生噪音信号，需要等待较长时间才能恢复稳定，会影响检测精度，增加检测时长。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于光纤的气体浓度检测装置，以更准确、更灵敏度地检测气体浓度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于光纤的气体浓度检测装置，所述基于光纤的气体浓度检测装置包括双向耦合器、光源、光探测器、光纤、气体腔室以及管道；
所述双向耦合器与所述光源以及所述光探测器连接，所述双向耦合器还与所述光纤的一端连接；
所述气体腔室设置在所述光纤的纤芯内；
所述管道与所述气体腔室连接；所述管道设置在所述光纤未连接所述双向耦合器的一端。
可选地，所述气体腔室由可以反射光线的材料制成。
可选地，所述管道内设置有第一反射镜和第二反射镜；
所述第一反射镜设置在所述气体腔室与所述管道的连接处，所述第一反射镜与所述管道内壁的夹角为45°；
所述第二反射镜与所述第一反射镜相对设置，所述第二反射镜垂直于所述第一反射镜。
可选地，所述第一反射镜和所述第二反射镜之间具有间隙。
可选地，所述管道与所述光纤垂直设置。
可选地，所述管道与所述光纤平行设置；所述气体腔室与所述管道连接处为漏斗状。
可选地，所述管道上设置有阀门。
可选地，所述光源可以发出不同波长的光。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明公开了一种基于光纤的气体浓度检测装置，所述基于光纤的气体浓度检测装置包括双向耦合器、光源、光探测器、光纤、气体腔室以及管道；所述双向耦合器与所述光源以及所述光探测器连接，所述双向耦合器还与所述光纤的一端连接；所述气体腔室设置在所述光纤的纤芯内；所述管道与所述气体腔室连接；所述管道设置在所述光纤未连接所述双向耦合器的一端。本发明利用光纤中的反射光信息检测气体浓度，由于光的变化非常敏感，并且光纤传输信号损耗极低，抗干扰能力极强，使得本发明具有极高的检测灵敏度和检测精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的基于光纤的气体浓度检测装置结构图；
图2为本发明实施例提供的反射镜设置示意图一；
图3为本发明实施例提供的反射镜设置示意图二。
符号说明：
1-双向耦合器，2-光源，3-光探测器，4-光纤，5-气体腔室，6-管道，7-纤芯，8-阀门，9-第一反射镜，10-第二反射镜。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书以及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应当理解，这样描述的对象在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
在本发明中，下文论述的附图以及用来描述本发明公开的原理的各实施例仅用于说明，而不应解释为限制本发明公开的范围。所属领域的技术人员将理解，本发明的原理可在任何适当布置的系统中实施。将详细说明示例性实施方式，在附图中示出了这些实施方式的实例。此外，将参考附图详细描述根据示例性实施例的终端。附图中的相同附图标号指代相同的元件。
本发明说明书中使用的术语仅用来描述特定实施方式，而并不意图显示本发明的概念。除非上下文中有明确不同的意义，否则，以单数形式使用的表达涵盖复数形式的表达。在本发明说明书中，应理解，诸如“包括”、“具有”以及“含有”等术语意图说明存在本发明说明书中揭示的特征、数字、步骤、动作或其组合的可能性，而并不意图排除可存在或可添加一个或多个其他特征、数字、步骤、动作或其组合的可能性。附图中的相同参考标号指代相同部分。
本发明的目的是提供一种基于光纤的气体浓度检测装置，以更准确、更灵敏度地检测气体浓度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，基于光纤的气体浓度检测装置包括双向耦合器1、光源2、光探测器3、光纤4、气体腔室5以及管道6。双向耦合器1与光源2以及光探测器3连接，双向耦合器1还与光纤4的一端连接。气体腔室5设置在光纤4的纤芯7内。管道与6气体腔室5连接，管道6设置在光纤4未连接双向耦合器1的一端。其中，气体腔室5由可以反射光线的材料制成。
光源2发出的光经过双向耦合器3进入纤芯7。气体腔室5无待测气体时，气体腔室5内的折射率不变，光探测器3接收到的反射光信息不变。当给气体腔室5充入待测气体时，气体腔室5内的折射率就会发生变化，且充入气体的浓度不一样时折射率也不一样，根据光探测器3探测到的不同反射光信息即可检测出气体浓度大小。
如图2所示，管道6内设置有第一反射镜9和第二反射镜10。第一反射镜9设置在气体腔室5与管道6的连接处，第一反射镜9与管道6内壁的夹角为45°。第二反射镜10与第一反射镜9相对设置，第二反射镜10垂直于第一反射镜9。其中，管道6与光纤4垂直设置。第一反射镜9和第二反射镜10之间具有间隙。这样一来，在不影响待测气体进入气体腔室5的情况下，有效避免了反射光通过管道6反射出气体腔室5，提高检测稳定性与检测精度。
如图3所示，管道6与光纤4平行设置。气体腔室5与管道6连接处为漏斗状。漏斗状的气体腔室5末端与管道6呈135°。降低了光纤4进入管道6的几率，提高检测稳定性与检精度。
在本实施例中，管道6上设置有阀门8。阀门8用于打开或关闭管道6。
在本实施例中，光源2可以发出不同波长的光。也就是说，可以使用不同波长的光多次照射，探测多个反射光信息，检测结果更准确。而且可以在检测不同浓度气体时可选用适当波长的光，易于后期数据分析。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
(1)本装置结构简单，体积较小，工业成本低，便于各种场合检测。
(2)本装置通过探测变化的反射光信息来反映气体浓度，由于光的变化是敏感的，使得本装置检测灵敏度极高。
(3)本装置利用光纤进行检测，传输信号损耗低，抗干扰能力强，测得的信号受本身损耗的影响和外界信号的干扰的影响很小，检测准确度极高。
(4)本装置在检测完成以后，可通过管道将气体吸出继续下次检测，可多次重复使用。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种基于光纤的气体浓度检测装置，其特征在于，所述基于光纤的气体浓度检测装置包括双向耦合器、光源、光探测器、光纤、气体腔室以及管道；
所述双向耦合器与所述光源以及所述光探测器连接，所述双向耦合器还与所述光纤的一端连接；
所述气体腔室设置在所述光纤的纤芯内；
所述管道与所述气体腔室连接；所述管道设置在所述光纤未连接所述双向耦合器的一端。
2.根据权利要求1所述的基于光纤的气体浓度检测装置，其特征在于，所述气体腔室由可以反射光线的材料制成。
3.根据权利要求1所述的基于光纤的气体浓度检测装置，其特征在于，所述管道内设置有第一反射镜和第二反射镜；
所述第一反射镜设置在所述气体腔室与所述管道的连接处，所述第一反射镜与所述管道内壁的夹角为45°；
所述第二反射镜与所述第一反射镜相对设置，所述第二反射镜垂直于所述第一反射镜。
4.根据权利要求3所述的基于光纤的气体浓度检测装置，其特征在于，所述第一反射镜和所述第二反射镜之间具有间隙。
5.根据权利要求4所述的基于光纤的气体浓度检测装置，其特征在于，所述管道与所述光纤垂直设置。
6.根据权利要求4所述的基于光纤的气体浓度检测装置，其特征在于，所述管道与所述光纤平行设置；所述气体腔室与所述管道连接处为漏斗状。
7.根据权利要求1所述的基于光纤的气体浓度检测装置，其特征在于，所述管道上设置有阀门。
8.根据权利要求1所述的基于光纤的气体浓度检测装置，其特征在于，所述光源可以发出不同波长的光。
CN202110179289.8A 2021-02-09 2021-02-09 一种基于光纤的气体浓度检测装置 Withdrawn CN112964670A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110179289.8A CN112964670A (zh) 2021-02-09 2021-02-09 一种基于光纤的气体浓度检测装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110179289.8A CN112964670A (zh) 2021-02-09 2021-02-09 一种基于光纤的气体浓度检测装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112964670A true CN112964670A (zh) 2021-06-15

Family

ID=76284584

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110179289.8A Withdrawn CN112964670A (zh) 2021-02-09 2021-02-09 一种基于光纤的气体浓度检测装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112964670A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106323915B (zh) 一种基于光纤m-z干涉仪检测硫化氢气体的装置
CN101178153A (zh) 新型城市天然气管道泄漏检测定位方法及系统
WO2017129131A1 (zh) 光路耦合装置及荧光温度传感光学系统
CN205719923U (zh) 一种自标定吸气式激光甲烷满量程检测装置
CN109490235A (zh) 基于光纤Sagnac环与光纤FP腔级联增敏的光谱探测型气体传感器
CN103364370A (zh) 基于环形腔衰落的环形芯光纤传感器
CN102183460B (zh) 一种光程可调的分光光度计检测头
JPH0815122A (ja) 粒子物性測定装置
KR101299135B1 (ko) 할로우 코어를 갖는 광섬유를 이용한 반사형 프로브 타입의 기체 검출 장치 및 기체 검출 방법
CN104502292A (zh) 痕量气体传感器光路系统及气室
CN101819139B (zh) 基于悬挂芯光纤的在线气体传感器
CN110261349A (zh) 基于tdlas的气体浓度测量方法及装置
CN204302180U (zh) 一种痕量气体传感器光路系统及气室
CN101701905B (zh) 一种大孔径的长光程样品池
CN102141438A (zh) 分光光度计检测头
CN112964670A (zh) 一种基于光纤的气体浓度检测装置
CN102445434A (zh) 折射率工具及方法
CN112557269A (zh) 一种探入式收发一体光纤粉尘浓度测量装置及方法
CN214310112U (zh) 红外光谱气体分析装置
CN1627057A (zh) 一种液体浓度的测量方法及其测量装置
CN208937490U (zh) 一种油气在线检测设备
CN102620760A (zh) 光纤探头和采用该光纤探头的复合式液体光纤浓度计
CN202648678U (zh) 光纤探头和采用该光纤探头的复合式液体光纤浓度计
CN110031405A (zh) 一种探测杆中无光纤、光程可调激光管道气体传感器
CN108801928A (zh) 一种基于光声光谱分布式光纤气体检测装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20210615