取样光栅滤波的新型光纤甲烷差分检测系统.pdf

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1、第23卷第1期传感技术学报Vo1．23No．12010年1月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSJan．2010ANovelFiber-OpticDiferentialAbsorptionMethaneDetectionSystemBasedonSampledGratingFilteringTechniqueWUXijun，WANGYutian，TIANRuiling，LIUXuecai，1．MeasurementTechnologyandInstrumentationKeyLabofHebeiPr~ince，YanshanUniversit

2、y，QinhuangdaoHebei066004，＼2．SchoolofScience，YanshanUniversity，QinhuangdaoHeibei066004，ChinaAbstract：Anovelfiber—opticmethanedetectionsystemwasproposedbasedonsampledfiberbragggrating(SF-BG)filteringtechnique．BymeansofSFBG，Near—infraredequal—spacedmultimethaneabsorptionlineswerede—tectedsimul

3、taneouslyanddifferenceabsorptiondetectiontheorywasdeveloped．Thefinestructureofmethaneab—sorptionspectrawasanalyzed．UsingthecombfiltercharacteristicofSFBG，R3，R4andR5linesin2v3overtonebandaround1．66umweremeasuredatthesametime．Inordertodiminishtheinfluenceoflightsourceinstabilityonmeasurementr

4、esult，twoSFBGsofsametypewereusedalternatelytofulfillthetaskofdifferenceabsorptionde-tection．ChirpedfibergratingwithitscentralwavelengtharoundR4wasadoptedasopticalband—passfilter．ThelightpowercorrespondingtothreeabsorptionlinesandthreereferencewavelengthswasdetectedsimultaneouslybyPINPD．Thei

5、nfluenceoflightsourceinstabilitywasavoidedbyratiotreatmentandthevalidityofthesystemwasverifiedbyexperiments．Keywords：fiber—optic；sampledfibergrating；differenceabsorption；gasdetection；GRINcellEEACC：4281P：0765G：3370取样光栅滤波的新型光纤甲烷差分检测系统木吴希军，王玉田，田瑞玲，刘学才，1．燕山大学测试计量技术及仪器河北省重点实验室，河北秦皇岛066004；、＼2．燕山

6、大学理学院，河北秦皇岛066004／摘要：综合应用取样光纤光栅滤波和改进的差分吸收检测技术，实现了对甲烷气体等距分布的多条近红外吸收线的同时测量，完善了差分吸收技术应用于弱气体检测的理论。基于分子光谱学理论对谱带精细结构的分析，结合取样光纤光栅的梳状滤波思想，以1．66m附近甲烷泛频(2v3)吸收光谱R支中的R4线为中心，同时对R3、R4和R5三条吸收线进行测量。为消除光源功率波动对测量结果的影响，利用两个同类型的取样光纤光栅实现对气体浓度的差分吸收检测。选用中心波长在R4附近的啁啾光纤光栅作为光学带通滤波器，利用PINPD实现对三条吸收线处光强的同时测量，由比值处理消除光源

7、功率波动对测量结果的影响。通过实验验证了系统的可行性。关键词：光纤光学；取样光纤光栅；差分吸收；气体检测；格林气室中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1004—1699(2010)01—0014-05甲烷作为重要的易燃易爆气体，是许多工矿企体中的组分识别I4J，增加了系统硬件实现的复杂业产生或消耗的气体混合物的主要成分，对它实性。而且催化燃烧型传感器不能在低氧环境下正常现全光学可靠遥测和监控具有重要意义。现有的接工作且易中毒，导致这样的系统经常需要维护。光触反应型甲烷检测传感器，选择性及抗干扰