專利名稱：基于光纖布拉格光柵的甲烷分布式檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于光纖傳感技術領域，特別涉及了一種基于光纖布拉格光柵的甲烷氣體濃度分布式檢測裝置。
背景技術：
甲烷在日常生活和工業生產中應用廣泛，如沼氣、天然氣和家庭用燃氣都含有甲烷，同時它也是一種易燃易爆氣體，在空氣中濃度超過5.9％就極易引起爆炸。《煤礦安全規程》明文規定要對煤礦中的甲烷含量進行多點、實時的高精度監測。
現有應用比較廣泛的甲烷測量方法主要包括催化氧化法和光譜吸收法。其中催化氧化法利用催化劑催化甲烷和氧氣的氧化反應，將化學能轉化為熱能，由熱敏電阻測出溫度的變化，從而得到甲烷濃度值。該方法一般只能達到0.1％的測量精度，而且電路部分容易受外界電磁干擾，影響測量準確度；由于需要電源供電，有發出電火花的安全隱患；該方法還不利于實現分布式傳感。另一種光譜吸收法，利用Lambert-Beer定律，通過測甲烷對特定波長的光能量的損耗來確定氣體濃度，該方法測量精度較高，但由于需要通過幾何光學的方法來增大光程以提高測量靈敏度，所以集成性相對較差，而且實現分布式測量難度很大。
發明內容
本實用新型針對現有技術的不足，提出了一種安全、精度高、分布式的基于光纖布拉格光柵的甲烷氣體濃度檢測裝置。
本實用新型包括n(n≥3)個通過光纖串聯的光纖布拉格光柵，各個光纖布拉格光柵的反射峰波長位置間隔大于2納米；每個光纖布拉格光柵表面鍍有一層厚度為1～5微米的鉑膜；一覆蓋所有光纖布拉格光柵反射峰波長的寬帶光源與環型器的①端口通過光纖連接，環型器的②端口與光纖布拉格光柵組的一端通過光纖連接，環型器的③端口與光纖布拉格光柵波分復用解調系統通過光纖連接。
其中光纖布拉格光柵波分復用解調系統可以通過市場購買取得，例如英國SMARTFIBRES公司的W3系列光纖布拉格光柵波分復用解調系統。
本實用新型利用鉑膜作為催化劑。待測氣體中的甲烷與空氣中的氧氣發生氧化反應放出熱量，使鉑膜附近溫度升高，導致光纖布拉格光柵反射峰位置漂移。利用光柵反射峰位置漂移與甲烷濃度之間的線性關系，通過測量光柵反射峰位置漂移量即可測得甲烷氣體濃度。
本實用新型通過一組串聯的鍍有鉑膜的光纖布拉格光柵進行甲烷氣體濃度檢測，可以實現分布式、遠距離的測量。由于本實用新型的傳感部分完全無電源，用于甲烷氣體濃度監測非常安全。同時本發明還兼具抗電磁干擾能力強、結構簡潔安裝方便等優點。
圖1為本實用新型的整體結構示意圖。
具體實施方式
如圖1，選擇一組各個反射峰波長位置間隔3個納米的光纖布拉格光柵4進行串聯；運用真空鍍膜技術在每個光纖布拉格光柵4表面鍍上一層3微米的鉑膜3，作為催化劑。在催化劑的作用下，待測氣體中的甲烷與空氣中的氧氣發生氧化反應放出熱量，使鉑膜3附近溫度升高，導致光纖布拉格光柵4反射峰位置漂移。覆蓋所有光纖布拉格光柵反射峰波長的寬帶光源1與環型器2的①端口通過光纖連接，環型器2的②端口與一組鍍有鉑膜3的光纖布拉格光柵4通過光纖連接，環型器2的③端口與光纖布拉格光柵波分復用解調系統5通過光纖連接。
工作中首先對光柵反射峰位置漂移與甲烷濃度的關系進行定標，用線性擬合的方法獲得光柵反射峰位置漂移與甲烷濃度之間的線性關系。然后實際測量每個光柵的波長漂移量Δλ(pm)，通過每個光柵的波長漂移量Δλ(pm)與甲烷濃度n(％)的關系，獲得光柵對應位置測量點的甲烷氣體濃度信息。
本實用新型具有測量精度高、安全性能好、分布式傳感、抗電磁干擾和結構簡潔安裝方便等優點。
權利要求1.基于光纖布拉格光柵的甲烷分布式檢測裝置，包括n個通過光纖串聯的光纖布拉格光柵，n≥3，其特征在于各個光纖布拉格光柵的反射峰波長位置間隔大于2納米；每個光纖布拉格光柵表面鍍有一層厚度為1～5微米的鉑膜；一覆蓋所有光纖布拉格光柵反射峰波長的寬帶光源與環型器的①端口通過光纖連接，環型器的②端口與光纖布拉格光柵組的一端通過光纖連接，環型器的③端口與光纖布拉格光柵波分復用解調系統通過光纖連接。
專利摘要本實用新型涉及一種基于光纖布拉格光柵的甲烷氣體濃度分布式檢測裝置。現有的甲烷濃度測量方法難以實現分布式測量。本實用新型在光纖布拉格光柵上鍍上一層厚1～5微米的鉑膜，金屬鉑作為催化劑催化外界氣體中的甲烷與氧氣發生氧化反應，將化學能轉化為熱能，光纖布拉格光柵的反射峰位置隨溫度的變化而變化，通過確定反射峰波長獲得待測氣體中甲烷的濃度信息。利用寬帶光源、波分復用的一組串聯的光纖布拉格光柵和光纖布拉格光柵解調系統，可實現多個甲烷傳感器的分布式測量。
文檔編號G01N25/20GK2903978SQ20062010042
公開日2007年5月23日 申請日期2006年1月17日 優先權日2006年1月17日
發明者管祖光, 陳達如, 何賽靈 申請人:浙江大學
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
