(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202122837284.8 (22)申请日 2021.11.18 (73)专利权人 国网安徽省电力有限公司电力科 学研究院 地址 230000 安徽省合肥市经济开发区紫 云路299号 专利权人 大连理工大 学 (72)发明人 马凤翔　陈珂　朱太云　李辰溪　 赵新瑜　赵跃　朱峰　杭忱　 袁小芳　曹骏　 (74)专利代理 机构 合肥市浩智运专利代理事务 所(普通合伙) 34124 专利代理师 丁瑞瑞 (51)Int.Cl. G01N 21/17(2006.01)G01N 21/01(2006.01) (54)实用新型名称 一种光纤光声气体传感系统 (57)摘要 本实用新型公开了一种光纤光声气体传感 系统， 包括光纤光声气体传感器、 窄线宽光源、 掺 铒光纤放大器、 光纤、 光纤耦合器、 宽谱光源、 解 调仪和上位机， 所述光纤光声气体传感器包括两 个法布里 ‑珀罗腔， 所述窄线宽光源输出特定波 长的激光并通过掺铒光纤放大器进行光放大， 放 大后的激光经过光纤传输到光纤光声气体传感 器中， 目标气体在光纤光声气体传感器中发生光 声效应， 宽谱光源发出的宽谱光经过光纤耦合器 后进入到光纤光声气体传感器， 返回的干涉信号 经由光纤耦合器传输到解调仪， 解调仪将信号传 输给上位机进行显示； 本实用新型的优点在于： 提供一种光纤光声气体传感系统。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 216560249 U 2022.05.17 CN 216560249 U 1.一种光纤光声气体传感系统， 其特征在于， 包括用于接收目标气体并发生光声效应 及接收宽谱光并原路返回干涉信号的光纤光声气体传感器、 用于输出特定波长的激光的窄 线宽光源、 用于光放大的掺铒光纤放大器、 光纤、 光纤耦合器、 用于发出宽谱光的宽谱光源、 解调仪和上位机， 所述光纤光声气体传感器包括两个法布里 ‑珀罗腔， 所述窄线宽光源、 掺 铒光纤放大器、 光纤、 光纤光声气体传感器顺序连接， 宽谱光源、 光纤耦合器及光纤光声气 体传感器顺序连接， 光纤光声气 体传感器、 光纤耦合器及解调仪顺序连接， 解调仪与上位机 连接。 2.根据权利要求1所述的一种光纤光声气体传感系统， 其特征在于， 所述光纤光声气体 传感器包含2个光纤陶瓷插针、 1个扩散孔、 2个声波 敏感膜片、 1个光声气室、 2个平 面反射镜 和1个外壳， 所述2个光纤陶瓷插针平行设置于外壳内部的左侧， 与 2个光纤陶瓷插针的右端 面垂直的设置一个声波敏感膜片， 该声波敏感膜片的右侧预设距离平行设置另外一个声波 敏感膜片， 两个声波敏感膜片之 间形成光声气室， 光声气室的上方竖直向上设置扩散孔， 所 述扩散孔与外界连通， 所述2个平面反射镜呈预设角度放置在外壳内部的右侧且夹角正对 着所述声 波敏感膜片。 3.根据权利要求2所述的一种光纤光声气体传感系统， 其特征在于， 所述声波敏感膜片 是透明薄膜， 且两个声 波敏感膜片的右侧表面均镀有增透膜。 4.根据权利要求2所述的一种光纤光声气体传感系统， 其特征在于， 所述2个声波敏感 膜片直径均为8～12m m且2个声 波敏感膜片的间距0.4～0.6m m。 5.根据权利要求2所述的一种光纤光声气体传感系统， 其特征在于， 所述光声气室的直 径为8～12m m， 高度为0.4～0.6m m。 6.根据权利要求2所述的一种光纤光声气体传感系统， 其特征在于， 位于外 壳下方的光 纤陶瓷插针对准声 波敏感膜片的中心位置 。 7.根据权利要求2所述的一种光纤光声气体传感系统， 其特征在于， 所述窄线宽光源是 中心波长为15 32.6nm， 波长可调谐范围为0.6nm的DFB激光器。 8.根据权利要求2所述的一种光纤光声气体传感系统， 其特征在于， 所述掺铒光纤放大 器的最大输出功率 为400mW。 9.根据权利要求2所述的一种光纤光声气体传感系统， 其特征在于， 所述扩散孔的直径 为0.1～0.3m m。 10.根据权利要求2所述的一种光纤光声气体传感系统， 其特征在于， 所述两个平面反 射镜呈直角放置 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 216560249 U 2一种光纤光声气体传感系统 技术领域 [0001]本实用新型涉及光学微量气体检测技术领域， 更具体涉及一种光纤光声气体传感 系统。 背景技术 [0002]微量气体检测技术可用于气体泄漏监测、 变压器油中溶解气体分析、 气体绝缘设 备的特征气 体分析等应用中。 光声光谱气 体检测方法由于其气 体选择性 强、 灵敏度高、 本质 安全和响应速度快等特点， 在电力、 化工和医疗等领域已成为一种极具竞争力的气体检测 技术。 [0003]光声光谱气体检测技术是一种利用光声效应测量气体浓度的方法， 气体光声效应 是指气体分子吸收光能产生周期性无辐射弛豫的现象， 在宏观上表现为气 体压力的周期性 变化。 光声光谱气体检测技术是一种间接吸收光谱测量方法， 依据气 体光声效应， 通过光声 池将气体 吸收的光能转换为声压力波信号， 再利用光纤光声传感器对声波信号进行检测， 从而测定目标气体的浓度。 由于光声光谱气体测量技术无背景的光谱测 量的优势， 可以实 现极高的极限检测灵敏度， 基于光声光谱气 体测量技术的光纤气体传感系统属于行业研究 热点。 实用新型内容 [0004]本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种基于光声光谱气体测量技术的光 纤气体传感系统。 [0005]本实用新型通过以下技术手段实现解决上述技术问题的： 一种光纤光声气体传感 系统， 包括光纤光声气体传感器、 窄线宽光源、 掺铒光纤放大器、 光纤、 光纤耦合器、 宽谱光 源、 解调仪和上位机， 所述光纤光声气体传感器包括两个法布里 ‑珀罗腔， 所述窄线宽光源 输出特定波长的激光并通过掺铒光纤放大器进行光放大， 放大后的激光经过光纤传输到光 纤光声气体传感器中， 目标气体在光纤光声气体传感器中发生光声效应， 宽谱光源发出 的 宽谱光经过光纤耦合器后进入到光纤光声气 体传感器， 返回的干涉信号经由光纤耦合器传 输到解调仪， 解调仪将信号传输给 上位机进行显示。 [0006]本实用新型提供一种基于光声光谱气体测量技术的光纤气体传感系统， 目标气体 在光纤光声气 体传感器中发生光声效应， 宽谱光源发出的宽谱光经过光纤耦合器后进入到 光纤光声气体传感器， 返回的干涉信号经 由光纤耦合器传输到解调仪， 解调仪将信号传输 给上位机进行显示。 [0007]进一步地， 所述光纤光声气体传感器包含2个光纤陶瓷插针、 1个扩散孔、 2个声波 敏感膜片、 1个光声气室、 2个平面反射镜和1个外壳， 所述2个光纤陶瓷插针平行设置于外壳 内部的左侧， 与 2个光纤陶瓷插针的右端面垂 直的设置一个声波 敏感膜片， 该声波 敏感膜片 的右侧预设距离平行设置另外一个声波敏感膜片， 两个声波敏感膜片之间形成光声气室， 光声气室的上方竖直向上设置扩散孔， 所述扩散孔与外界连通， 所述2个平面反射镜呈预设说　明　书 1/4 页 3 CN 216560249 U 3