取样光栅滤波的新型光纤甲烷差分检测系统.pdfVIP

第23卷 第 1期 传 感 技 术 学 报 Vo1．23 No．1 2010年 1月 CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORS Jan．2010 A NovelFiber-OpticDifferentialAbsorptionM ethaneDetectionSystem BasedonSampledGratingFilteringTechnique WUXijun ，WANGYutian，TIANRuiling，LIUXuecai ，1．MeasurementTechnologyandInstrumentationKeyLabofHebeiPr~ince，YanshanUniversity，QinhuangdaoHebei066004， ＼2．SchoolofScience，YanshanUniversity，QinhuangdaoHeibei066004，China Abstract：Anovelfiber—opticmethanedetectionsystem wasproposedbasedonsampledfiberbragggrating(SF- BG)filteringtechnique．BymeansofSFBG，Near—infraredequal—spacedmultimethaneabsorptionlineswerede— tectedsimultaneouslyanddifferenceabsoprtiondetectiontheorywasdeveloped．Thefinestructureofmethaneab— sorptionspectrawasanalyzed．UsingthecombfiltercharacteristicofSFBG，R3，R4andR5linesin2v3overtone bandaround1．66um weremeasuredatthesametime．Inordertodiminishtheinfluenceoflightsourceinstability onmeasurementresult，twoSFBGsofsametypewereusedalternatelytofulfillthetaskofdifferenceabsorptionde- tection．ChipredfibergratingwithitscentralwavelengtharoundR4wasadoptedasopticalband—passfilter．The lightpowercorrespondingtothreeabsoprtionlinesandthreereferencewavelengthswasdetectedsimultaneouslyby PIN PD．Theinfluenceoflightsourceinstabilitywasavoidedbyratiotreatmentandthevalidityofthesystem was verifiedbyexperiments． Keywords：fiber—optic；sampledfibergrating；differenceabsoprtion；gasdetection；GRIN cell EEACC：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1．66 m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