CN1877300A

CN1877300A - 中空光纤谐振腔型红外气体分析仪

Info

Publication number: CN1877300A
Application number: CN 200610052338
Authority: CN
Inventors: 卢山鹰; 王健; 孙玲玲; 周磊
Original assignee: Hangzhou Electronic Science and Technology University
Current assignee: Hangzhou Dianzi University; Hangzhou Electronic Science and Technology University
Priority date: 2006-07-06
Filing date: 2006-07-06
Publication date: 2006-12-13

Abstract

本发明涉及一种红外线气体浓度分析仪。现有产品体积较大。本发明包括光发射单元、光接收单元、光输入光纤、光输出光纤、光耦合器、进气光纤连接器、出气光纤连接器、中央处理单元、气路光纤和光反射装置。本发明中气路光纤中充满待测气体形成了一个气体室，既提高光路径长度又减小了所占空间。中空的气路光纤、光反射装置形成一个光纤谐振腔，探测光束经过光反射装置反射后，仍然传入中空的气路光纤中，可以在谐振腔中多次往返传输，提高气体探测的灵敏度。

Description

中空光纤谐振腔型红外气体分析仪

技术领域

本发明涉及一种气体浓度检测装置，尤其是一种红外线气体浓度分析仪，主要用来测量气体中某种或几种分子的浓度。

背景技术

气体分析仪是利用光能量被气体分子选择特定频率吸收的吸收光谱原理，来测量气体的浓度。红外气体分析仪由光发射单元、气体室、光接收单元、数据处理单元以及其它辅助单元组成。光发射单元包括各种红外光源，其发射的红外光射入气体室，被气体室中的气体吸收衰减后，照射到接收单元。接收单元一般包括红外探测器，它将红外光的吸收衰减变化量转化为电信号变化量，该电信号被数据处理单元处理后，即可得到被测气体中某些分子的浓度值。具体来说，光源发射出的特定波长的光穿过被测气体时，被测气体吸收，导致特定频率光的强度产生衰减，光强度的衰减与被测气体浓度相关。因此，通过测量光强度衰减信息就可以分析获得被测气体的浓度。由于测量中需要足够长度的光传播距离，因此在现有技术中，气体分析仪的气体室尺寸较大，比较笨重。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种更紧凑、测量精度更高、响应速度更快的红外线气体浓度分析仪。

本发明包括光发射单元、光接收单元、光输入光纤、光输出光纤、光耦合器、进气光纤连接器、出气光纤连接器、中央处理单元、气路光纤和光反射装置。

光发射单元与光输入光纤的一端连接，并实现光耦合，光输入光纤的另一端连接到光耦合器。中空的气路光纤贯穿光耦合器，光输入光纤在光耦合器中将探测光耦合到贯穿光耦合器的气路光纤中。光输出光纤的一端连接到光接收单元，并实现光耦合，另一端连接到光耦合器。光输出光纤将贯穿光耦合器的气路光纤中的部分探测光耦合出来。气路光纤的两端分别与进气光纤连接器和出气光纤连接器连通。光反射装置设置在气路光纤的两端，并与气路光纤的两个端口对应。光发射单元和光接收单元都与中央数据处理单元电连接。

所述的进气光纤连接器为中空，设有进气口，待测气体可以通过此进气口流入进气光纤连接器，并流入中空的气路光纤中；所述的出气光纤连接器为中空，设有出气口，待测气体可以通过此出气口从气路光纤中流出出气光纤连接器。

本发明中待测气体通过进气口流入气路光纤，并从出气口流出，因而在气路光纤中充满待测气体，气路光纤构成了一个气体室，在提高光路径长度的同时，减小了所占空间。中空的气路光纤、光反射装置形成一个光纤谐振腔，探测光束经过光反射装置反射后，仍然传入中空的气路光纤中，可以在谐振腔中多次往返传输，提高气体探测的灵敏度。

附图说明

图1为本发明一个实施例的结构示意图；

图2为本发明另一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，中空的气路光纤104的一端连接在进气光纤连接单元103中，并且与反射镜101的位置对应，气路光纤104中传出的探测光被反射镜101反射后，又传入气路光纤104中。进气光纤连接器103为中空，设有进气口102，待测气体通过进气口102流入进气光纤连接器103中，并进一步流入气路光纤104中。

中空的气路光纤104的另一端连接到出气光纤连接器106上，并且与反射镜108的位置对应，气路光纤104中传出的探测光被反射镜108反射后，又进入气路光纤104中。出气光纤连接器106为中空，设有出气口107，待测气体通过出气口107从气路光纤104中流出出气光纤连接器106。

气路光纤104穿过光耦合器105。光发射单元109与光输入光纤110的一端连接，并实现光耦合，光输入光纤110的另一端连接到光耦合器105中，并且将探测光耦合到气路光纤104中。光接收单元112与光输出光纤111的一端连接，并实现光耦合，光输出光纤111的另一端连接到光耦合器105中，气路光纤104中的部分探测光被耦合到光输出光纤111中。光发射单元109和光接收单元112与中央数据处理单元113电连接，将电信号发送给中央数据处理单元113。

本实例1中，反射镜101、反射镜108和气路光纤104形成一个光纤谐振腔，探测光在其中，多次往返传播。

实施例2

如图2所示，光纤光栅201连接到进气光纤连接器203中，中空的气路光纤204的一端也连接在进气光纤连接器203中，并且光纤光栅201与气路光纤204的位置对应，气路光纤204中传出的探测光被光纤光栅201反射后，又传入气路光纤204。进气光纤连接器203为中空，设有进气口202，待测气体通过进气口202流入进气光纤连接器203中，并进一步流入气路光纤204中。

中空的气路光纤204的另一端连接到出气光纤连接器206上，连接光纤207的一端也连接到出气光纤连接器206中，连接光纤207的端口位置与气路光纤204的位置对应，实现光耦合。连接光纤207的另一端连接到光耦合器208的一个端口上。光纤光栅209也连接到光耦合器208的一个端口上，连接光纤207传出的探测光被光纤光栅209反射后，又进入连接光纤207中。出气光纤连接器206为中空，设有出气口205，气路光纤204中的待测气体通过出气口205流出。

光发射单元210与光输入光纤211的一端连接，并实现光耦合，光输入光纤211的另一端连接到光耦合器208的一个端口上。光接收单元213与光输出光纤212的一端连接，并实现光耦合，光输出光纤212的另一端连接到光耦合器208的另一个端口上。光发射单元210和光接收单元213与中央数据处理单元214电连接，将电信号发送给中央数据处理单元214。

本实例2中，光发射单元210发射的探测光经过光输入光纤211，并耦合到光纤207中。光纤光栅201、光纤光栅209作为光反射装置。光纤光栅201、光纤光栅209、连接光纤207与气路光纤204，形成一个光纤谐振腔，探测光在其中多次往返传播。

Claims

1、中空光纤谐振腔型红外气体分析仪，包括光发射单元、光接收单元、光输入光纤、光输出光纤、光耦合器、进气光纤连接器、出气光纤连接器、中央处理单元、气路光纤和光反射装置，其特征在于光发射单元与光输入光纤的一端连接，并实现光耦合，光输入光纤的另一端连接到光耦合器；中空的气路光纤贯穿光耦合器设置，光输入光纤在光耦合器中将探测光耦合到气路光纤中；光输出光纤的一端连接到光接收单元，并实现光耦合，另一端连接到光耦合器，光输出光纤将气路光纤中的部分探测光耦合出来；气路光纤的两端分别与进气光纤连接器和出气光纤连接器连通，光反射装置设置在气路光纤的两端，并与气路光纤的两个端口对应；光发射单元和光接收单元都与中央数据处理单元电连接。

2、如权利要求1所述的中空光纤谐振腔型红外气体分析仪，其特征在于所述的进气光纤连接器为中空，设有进气口，待测气体可以通过此进气口流入进气光纤连接器，并流入中空的气路光纤中；所述的出气光纤连接器为中空，设有出气口，待测气体可以通过此出气口从气路光纤中流出出气光纤连接器。