CN203595666U - 一种毛细管光纤参考气室 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种毛细管光纤参考气室，包括内部中空两端密封的毛细玻璃管，所述毛细玻璃管的两端分别连接单模光纤和多模光纤，所述单模光纤和多模光纤位于毛细玻璃管内的部分均为裸纤，所述单模光纤和多模光纤位于毛细玻璃管内的部分彼此之间设有空隙。这种参考气室体积小、重量轻、结构简单、密封性好、便于制作，去除了光学准直器或高反射镜等光学器件，大大降低了成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种新型的激光气体检测设备，特别是一种毛细管光纤参考气室。
背景技术
光学参考气室主要应用到可调谐激光器的波长校准，另外，在气体传感系统中也要用到参考气室来对气体吸收位置进行校准。尤其是在光纤气体传感系统中，光学参考气室的结构和性能直接影响到光纤气体传感器的体积和检测灵敏度，是光纤气体传感器的核心组件。
光学参考气室用于气体检测是基于光谱吸收的原理。每一种气体都有其固定的吸收光谱，如果光源光谱和气体的吸收线重叠，当这束光通过气体时，就会发生衰减，衰减强度和该气体的体积分数有关。出射光强I和入射光强I0之间的关系满足比尔—朗伯定律，即：
I＝I0exp(-αCL) (1)
式中α为气体吸收系数，C为气体的体积分数，L为气体的吸收路径的长度，（1）式可以改写为：
由上式可知，只要知道气体的吸收系数和气体吸收路径的长度，通过检测吸收前后的光强I和I0就可以得到气体的体积分数。
20世纪80年代后期，光纤气体传感器开始被人们所关注，它基于光谱吸收的原理来检测气体浓度，是一种新兴的气体检测技术。它可以实现远距离传输信号，并且具有响应速度快、灵敏度高、不受电磁干扰等优点。而可调谐半导体吸收光谱（TDLAS）技术利用可调谐半导体激光器窄线宽和波长可调谐特性检测气体的单根吸收谱线，从而可以对待测气体进行定性或定量的分析。是一种高灵敏度、高选择性、快速在线非接触测量的检测技术，在环境监测、煤矿安全监测、医疗和电力设备监控中得到了广泛应用。而在这些光纤气体传感器中都需要用到参考气室来对气体吸收位置进行校准。
传统的参考气室大多是通过引入光学准直镜或高反射镜等光学器件，造成了现有的参考气室存在体积大、成本高和结构复杂等缺点。
中国专利（申请号：201120505928.7，专利名称：密封光纤参考气室）该专利虽然也提到了密封光纤参考气室，但是，采用的光子晶体光纤的价格非常昂贵，且光子晶体光纤与普通光纤的熔接过程非常复杂，熔接损耗较大，且充气过程复杂，需要借助真空腔等外界条件。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服以往光学气室成本高、结构复杂、抗震能力差、体积较大等缺点，提供了一种毛细管光纤参考气室，其制作成本低、体积小、容易制备，能够实现气体长期密封。
本实用新型采用的方案是：
一种毛细管光纤参考气室，包括内部中空的毛细玻璃管，所述毛细玻璃管的两端分别密封接入单模光纤和多模光纤，所述单模光纤和多模光纤位于毛细玻璃管内的部分均为裸纤，所述单模光纤和多模光纤位于毛细玻璃管内的部分彼此之间设有空隙。
所述毛细玻璃管外部设有保护连接件。
所述保护连接件包括塑料管和钢管，所述塑料管设在毛细玻璃管外围，所述钢管设在塑料管外围。
所述毛细玻璃管的两端通过密封胶密封。
所述塑料管的两端通过紫外胶分别固定在单模光纤和多模光纤上，所述钢管两端也通过紫外胶分别固定在单模光纤和多模光纤上。
所述毛细玻璃管的内径为130μm，长度为2-4.5㎝。
所述单模光纤剥离保护层后直径为125μm，剥好的裸纤长度为0.6-1.2㎝。
所述塑料管直径为1-2mm，长度为22-47mm。
所述钢管直径为2-3mm，长度为25-50mm。
所述密封胶为紫外胶。
所述毛细玻璃管内充入气体。
所述空隙为12mm。
本实用新型的有益效果：
1、成本降低：本新型采用的毛细玻璃管价格低廉，现有技术所采用的光子晶体光纤的价格昂贵，是毛细玻璃管的160倍；
2、制作简便：现有技术中，光子晶体光纤与普通光纤熔接过程复杂，熔接损耗较大，两端都熔接对光子晶体光纤的损耗更大，本新型只需要将普通光纤穿进玻璃管中即可；
3、充气过程简便：现有技术中，光子晶体光纤中的空气孔很微小，要将甲烷气体充入其空气孔需要借助真空腔等外界条件，而且气体充满需要时间长。而玻璃管充气只需在大气压环境下完成，在1分钟左右就能充满；
4、本实用新型能够实现气体密封，并且体积小，制作简单，成本低，抗震能力好。
附图说明
图1本实用新型一个实施例的示意图；
图2吸收后的归一化信号。
其中，1、毛细玻璃管，2、单模光纤，3、裸纤，4、紫外胶，5、多模光纤，6、塑料管，7、钢管。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例1：如图1所示，一种毛细管光纤参考气室，包括内部中空的毛细玻璃管1，所述毛细玻璃管1的两端分别密封接入单模光纤2和多模光纤5，所述单模光纤2和多模光纤5位于毛细玻璃管1内的部分均为裸纤3，所述单模光纤2和多模光纤5位于毛细玻璃管1内的部分彼此之间设有空隙。所述毛细玻璃管1外部设有保护连接件。
所述保护连接件包括塑料管6和钢管7，所述塑料管6设在毛细玻璃管1外围，所述钢管7设在塑料管6外围。所述毛细玻璃管1的两端通过密封胶密封。所述塑料管6的两端通过紫外胶4分别固定在单模光纤2和多模光纤5上，所述钢管7两端也通过紫外胶4分别固定在单模光纤2和多模光纤5上。所述毛细玻璃管1的内径为130μm，长度为2-4.5㎝。所述单模光纤2剥离保护层后直径为125μm，剥好的裸纤长度为0.6-1.2㎝。所述塑料管6直径为1-2mm，长度为22-47mm。所述钢管7直径为2-3mm，长度为25-50mm。所述密封胶为紫外胶4。
实施例2：如图1所示，一种毛细管光纤参考气室，包括内部中空的毛细玻璃管1，所述毛细玻璃管1的两端分别密封接入单模光纤2和多模光纤5，所述单模光纤2和多模光纤5位于毛细玻璃管1内的部分均为裸纤3，所述单模光纤2和多模光纤5位于毛细玻璃管1内的部分彼此之间设有空隙。所述毛细玻璃管1外部设有保护连接件。
所述保护连接件包括塑料管6和钢管7，所述塑料管6设在毛细玻璃管1外围，所述钢管7设在塑料管6外围。所述毛细玻璃管1的两端通过密封胶密封。所述塑料管6的两端通过紫外胶4分别固定在单模光纤2和多模光纤5上，所述钢管7两端也通过紫外胶4分别固定在单模光纤2和多模光纤5上。所述毛细玻璃管1的内径为130μm，长度为2.4㎝。所述单模光纤2剥离保护层后直径为125μm，剥好的裸纤长度为0.6㎝。所述塑料管6直径为2mm，长度为27mm。所述钢管7直径为3mm，长度为30mm。所述密封胶为紫外胶4。
实施例3：如图1所示，一种毛细管光纤参考气室，包括内部中空的毛细玻璃管1，所述毛细玻璃管1的两端分别密封接入单模光纤2和多模光纤5，所述单模光纤2和多模光纤5位于毛细玻璃管1内的部分均为裸纤3，所述单模光纤2和多模光纤5位于毛细玻璃管1内的部分彼此之间设有空隙。所述毛细玻璃管1外部设有保护连接件。
所述保护连接件包括陶瓷管和金属管，所述陶瓷管设在毛细玻璃管1外围，所述金属管设在陶瓷管6外围。所述毛细玻璃管1的两端通过密封胶密封。所述陶瓷管6的两端通过紫外胶4分别固定在单模光纤2和多模光纤5上，所述金属管7两端也通过紫外胶4分别固定在单模光纤2和多模光纤5上。所述毛细玻璃管1的内径为130μm，长度为2.4㎝。所述单模光纤2剥离保护层后直径为125μm，剥好的裸纤长度为0.6㎝。所述陶瓷管直径为2mm，长度为27mm。所述金属管直径为3mm，长度为30mm。所述密封胶为紫外胶4。
本实用新型的安装方法：
首先，将一截光纤用剥线钳将光纤剥好、切割，并保持洁净。然后截取一段2.4㎝长的毛细玻璃管1。将剥好的单模光纤2和多模光纤5分别插入毛细玻璃管1的两端，由于毛细玻璃管1和单模光纤2之间只有5μm的空隙，所以在插入的过程中要尽量避免裸纤端面和毛细玻璃管1的碰撞。另外为了使气体能够充入毛细玻璃管1，先将毛细玻璃管1和裸纤连接的一端用紫外胶4封住，然后另一端不能将裸纤全部插入毛细玻璃管1，待吸收峰不再变化的时候再将裸纤插进去。如图2所示，是吸收后的归一化信号。两端光纤在毛细玻璃管1中留出12㎜的吸收光程。将对接好的毛细玻璃管1放好，充入气体，并快速用紫外胶4封上。由于裸纤易断，所以在气室外套装塑料管6，两端用紫外胶4粘住固定，等待紫外胶4干了之后再封装薄壁钢管7加以保护。实验验证该参考气室能够实现气体长期密封。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
Claims (9)
1.一种毛细管光纤参考气室，其特征是，包括内部中空的毛细玻璃管，所述毛细玻璃管的两端分别密封接入单模光纤和多模光纤，所述单模光纤和多模光纤位于毛细玻璃管内的部分均为裸纤，所述单模光纤和多模光纤位于毛细玻璃管内的部分彼此之间设有空隙。
2.如权利要求1所述的一种毛细管光纤参考气室，其特征是，所述毛细玻璃管外部设有保护连接件。
3.如权利要求2所述的一种毛细管光纤参考气室，其特征是，所述保护连接件包括塑料管和钢管，所述塑料管设在毛细玻璃管外围，所述钢管设在塑料管外围。
4.如权利要求1或2或3所述的一种毛细管光纤参考气室，其特征是，所述毛细玻璃管的两端通过密封胶密封。
5.如权利要求3所述的一种毛细管光纤参考气室，其特征是，所述塑料管的两端通过紫外胶分别固定在单模光纤和多模光纤上，所述钢管两端也通过紫外胶分别固定在单模光纤和多模光纤上。
6.如权利要求1或2或3所述的一种毛细管光纤参考气室，其特征是，所述毛细玻璃管的内径为130μm，长度为2-4.5㎝。
7.如权利要求1所述的一种毛细管光纤参考气室，其特征是，所述单模光纤剥离保护层后直径为125μm，剥好的裸纤长度为0.6-1.2㎝。
8.如权利要求3所述的一种毛细管光纤参考气室，其特征是，所述塑料管直径为1-2mm，长度为22-47mm。
9.如权利要求3所述的一种毛细管光纤参考气室，其特征是，所述钢管直径为2-3mm，长度为25-50mm。
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| CN111239063A (zh) * | 2020-02-21 | 2020-06-05 | 大连理工大学 | 一种基于毛细管的光纤水质监测探头结构 |
| US11137301B2 (en) | 2017-11-13 | 2021-10-05 | North University Of China | Optical fiber Fabry-Perot sensor, and manufacturing method thereof |
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