吸收型光纖氣體傳感器解調(diào)系統(tǒng)的研究.pdf

1、光纖氣體傳感技術(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，以光波為載體，光纖為媒質(zhì)，感知和傳輸外界被測(cè)信號(hào)的新型傳感技術(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)和醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。與傳統(tǒng)的電式傳感器相比，光纖氣體傳感器具有本質(zhì)安全、靈敏度高、測(cè)量精度高、響應(yīng)速度快、動(dòng)態(tài)范圍大，抗電磁干擾能力強(qiáng)，并且容易實(shí)現(xiàn)遙測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，特別適宜在各種有毒、有害、易燃、易爆、空間受嚴(yán)格限制及強(qiáng)電磁干擾等惡劣環(huán)境下連續(xù)在線工作，所以光纖氣體傳感

2、器的研究在國內(nèi)外均受到廣泛的重視，成為目前氣體傳感器研究的熱點(diǎn)。本文針對(duì)光譜吸收型光纖氣體傳感器的解調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行研究，研究的內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　 1.基于氣體分子吸收光譜理論和比爾一朗伯定律，討論了氣體分子吸收譜線的幾種展寬模型，分析了光譜吸收型光纖氣體傳感器的兩種檢測(cè)方法——差分吸收檢測(cè)法和波長調(diào)制諧波檢測(cè)法。建立了一套基于波長調(diào)制諧波檢測(cè)技術(shù)的吸收型光纖氣體傳感器解調(diào)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)該模型進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。
　

3、　 2.根據(jù)上述理論分析，設(shè)計(jì)開發(fā)了基于波長調(diào)制諧波檢測(cè)的光纖傳感解調(diào)系統(tǒng)。采用分布反饋式半導(dǎo)體激光器(DFBLD)作為系統(tǒng)光源，通過光源調(diào)制實(shí)現(xiàn)氣體的濃度檢測(cè)。在光路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于球面反射鏡結(jié)構(gòu)的反射式多光程氣室，采用光纖準(zhǔn)直器和光纖耦合器，有效消除反射光給系統(tǒng)帶來的干擾，大大提高了系統(tǒng)的檢測(cè)靈敏度。
　　 3.根據(jù)光電微弱信號(hào)檢測(cè)的原理以及波長調(diào)制諧波檢測(cè)的光纖氣體檢測(cè)模型，完成光電微弱信號(hào)檢測(cè)電路系統(tǒng)