本實(shí)用新型涉及氣體濃度檢測領(lǐng)域，具體涉及一種基于光聲光譜技術(shù)的分布式的氣體濃度檢測裝置。

背景技術(shù)：

氣體濃度在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及生活中是一項(xiàng)重要的參數(shù)，比如對電氣設(shè)備中絕緣氣六氟化硫濃度的監(jiān)測關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。由于光聲光譜技術(shù)具有選擇性好、體積小、靈敏度較高，能實(shí)時(shí)測量的優(yōu)點(diǎn)，在氣體檢測領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

現(xiàn)有光聲光譜技術(shù)主要是以調(diào)制光束直接照射光聲腔以產(chǎn)生光聲效應(yīng)的方式測量氣體濃度，這種濃度測量方法因?yàn)椴捎脝吸c(diǎn)式的測量，不能反映空間中氣體濃度分布的信息，當(dāng)被測空間中局部區(qū)域氣體濃度浮動(dòng)時(shí)，不能精確的測量空間中氣體濃度限制了光聲光譜技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本實(shí)用新型提供了一種分布式的氣體濃度檢測裝置，由此解決現(xiàn)有技術(shù)中當(dāng)空間中局部氣體濃度變化時(shí)不能精確測量空間中氣體濃度的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出了一種分布式的氣體濃度檢測裝置，包括光源、多個(gè)光聲腔、多個(gè)麥克風(fēng)和信號(hào)處理模塊；所述光源具有多個(gè)輸出端口，用于輸出調(diào)制光；多個(gè)光聲腔分別與光源的多個(gè)輸出端口通過光纖一一對應(yīng)連接，用于接收調(diào)制光，同時(shí)傳輸?shù)焦饴暻坏恼{(diào)制光與光聲腔的被測氣體相互作用后產(chǎn)生聲壓波動(dòng)信號(hào)；多個(gè)麥克風(fēng)分別置于光聲腔腔壁上，用于接收所述聲壓波動(dòng)信號(hào)，并將所述聲壓波動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；信號(hào)處理模塊具多個(gè)輸入端口，分別與多個(gè)麥克風(fēng)的輸出端口一一對應(yīng)相連，用于處理每個(gè)麥克風(fēng)輸出的電信號(hào)并顯示所述電信號(hào)。

更進(jìn)一步地，所述源包括：激光器、光調(diào)制器、光纖和分束器；所述激光器用于發(fā)射激光；所述光調(diào)制器與所述激光器連接，將所述激光器發(fā)出的激光調(diào)制為一定占空比的方波；所述光纖的一端與光調(diào)制器連接；所述分束器的一端與所述光纖的另一端連接，所述分束器的另一端具有多個(gè)輸出端口，用于將單束調(diào)制光分成多束受調(diào)制光。

更進(jìn)一步地，光聲腔為兩端貫通的空心圓柱，在腔壁上空心圓柱的中間設(shè)置有一個(gè)用于放置所述麥克風(fēng)的圓柱狀孔。

更進(jìn)一步地，所述光聲腔的內(nèi)徑為4mm，長度為160mm。光聲腔內(nèi)徑越小，光聲常數(shù)越大，光聲信號(hào)越強(qiáng)，但光聲腔內(nèi)徑受到光束半徑限制，故而設(shè)定為4mm。

更進(jìn)一步地，所述光聲腔在其中間位置有一安放麥克風(fēng)的圓柱狀孔，所述圓柱狀孔的直徑為4mm、孔深5mm，孔的尺寸取決于麥克風(fēng)的尺寸。更進(jìn)一步地，所述光聲腔的材料為不銹鋼材質(zhì)。

更進(jìn)一步地，激光器可以是半導(dǎo)體激光器、光纖激光器或量子級(jí)聯(lián)激光器，根據(jù)不同氣體的吸收峰值所在波長以及對光功率的要求選擇不同激光器。激光器為波長可調(diào)諧的半導(dǎo)體激光器，其輸出激光的中心波長為1567.32nm。

更進(jìn)一步地，光纖應(yīng)與激光器配合使用，其損耗在激光器工作波長范圍應(yīng)較小。

更進(jìn)一步地，信號(hào)處理模塊包括信號(hào)放大電路、數(shù)據(jù)處理模塊和顯示電路，麥克風(fēng)測得的電信號(hào)經(jīng)放大后交由數(shù)據(jù)處理模塊處理，計(jì)算出被測氣體濃度，并通過顯示電路顯示出來。

本實(shí)用新型運(yùn)用分束器將單束調(diào)制光分成多束調(diào)制光，通過光纖與多個(gè)光聲腔相連，實(shí)現(xiàn)了在空間中多個(gè)點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測氣體的濃度，突破了現(xiàn)有光聲光譜技術(shù)單點(diǎn)式測量的限制，在被測空間中的局部區(qū)域被測氣體濃度變化，也能實(shí)現(xiàn)精確測量，并且方法簡易，成本較低，有效提高光聲光譜技術(shù)的實(shí)用性。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型提供的分布式的氣體濃度檢測裝置的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本實(shí)用新型提供的分布式的氣體濃度檢測裝置中光聲腔的主視圖。

圖3是本實(shí)用新型提供的分布式的氣體濃度檢測裝置中光聲腔的俯視圖。

圖4是本實(shí)用新型提供的分布式的氣體濃度檢測裝置中光聲腔的左視圖。

在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：1為激光器，2為光調(diào)制器，3為光纖，4為分束器，5為光聲腔，6為麥克風(fēng)，7為信號(hào)處理模塊，8為光源。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。此外，下面所描述的本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

圖1示出了本實(shí)用新型提供的分布式的氣體濃度檢測裝置的結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本實(shí)用新型相關(guān)的部分，現(xiàn)結(jié)合附圖詳述如下：

本實(shí)用新型中，分布式的氣體濃度檢測裝置包括：光源8、多個(gè)光聲腔5、多個(gè)麥克風(fēng)6和信號(hào)處理模塊7；光源8具有多個(gè)輸出端口，用于輸出調(diào)制光；多個(gè)光聲腔5分別與光源8的多個(gè)輸出端口通過光纖一一對應(yīng)連接，用于接收調(diào)制光，同時(shí)傳輸?shù)焦饴暻?的調(diào)制光與光聲腔的被測氣體相互作用，在光聲腔5內(nèi)產(chǎn)生聲壓波動(dòng)信號(hào)；多個(gè)麥克風(fēng)6分別置于光聲腔5腔壁上的圓柱孔內(nèi)，用于接收聲壓波動(dòng)信號(hào)，并將聲壓波動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；信號(hào)處理模塊7具多個(gè)輸入端口，分別與多個(gè)麥克風(fēng)的輸出端口一一對應(yīng)相連，用于處理每個(gè)麥克風(fēng)輸出的電信號(hào)并顯示電信號(hào)。

在本實(shí)用新型中，光源8包括：激光器1、光調(diào)制器2、光纖3和分束器4，激光器1用于發(fā)射激光；光調(diào)制器2與激光器1連接，將激光器1發(fā)出的激光調(diào)制為一定占空比的方波；光纖3的一端與光調(diào)制器2連接；分束器4的一端與光纖3的另一端連接，分束器4的另一端具有多個(gè)輸出端口，用于將單束調(diào)制光分成多束受調(diào)制光。

在本實(shí)用新型中，激光器1可以是半導(dǎo)體激光器、光纖激光器或量子級(jí)聯(lián)激光器，根據(jù)不同氣體的吸收峰值所在波長以及對光功率的要求選擇不同激光器。

在本實(shí)用新型中，所述光纖3應(yīng)與激光器配合使用，其損耗在激光器工作波長范圍應(yīng)較小。

在本實(shí)用新型中，光聲腔5為兩端貫通的空心圓柱，其內(nèi)徑為4mm，長度為160mm，光聲腔5內(nèi)徑越小，光聲常數(shù)越大，光聲信號(hào)越強(qiáng)，但光聲腔5內(nèi)徑受到光束半徑限制，故而設(shè)定為4mm。光聲腔5的材料可以為不銹鋼材質(zhì)。光聲腔5在其中間位置有一安放麥克風(fēng)6的圓柱狀孔，孔的直徑為4mm、孔深5mm，孔的尺寸取決于麥克風(fēng)6的尺寸。

在本實(shí)用新型中，信號(hào)處理模塊7包括信號(hào)放大電路、數(shù)據(jù)處理模塊和顯示電路，麥克風(fēng)6測得的電信號(hào)經(jīng)放大后交由數(shù)據(jù)處理模塊處理，計(jì)算出被測氣體濃度，并通過顯示電路顯示出來。

激光器1為波長可調(diào)諧的半導(dǎo)體激光器，設(shè)置其輸出激光的中心波長為1567.32nm，光調(diào)制器2將其調(diào)制成頻率1029Hz、占空比50％的周期性調(diào)制激光。由分束器4分成五束功率相等的周期性調(diào)制激光，分別由光纖3傳輸至五個(gè)相同的光聲腔5。

周期性調(diào)制的激光與被測CO氣體在光聲腔中5相互作用發(fā)生光聲效應(yīng)，產(chǎn)生周期性的聲壓波動(dòng)信號(hào)，并在光聲腔5中共振放大，麥克風(fēng)6將放大了的聲壓波動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)交給信號(hào)處理模塊7，對信號(hào)放大轉(zhuǎn)換后顯示，由于能夠同時(shí)測量不同點(diǎn)處的CO氣體濃度，解決了單點(diǎn)式氣體濃度檢測裝置在被測空間的局部區(qū)域的被測氣體濃度變化后不能精確測量的問題，并且方法簡易，成本較低，有效提高光聲光譜技術(shù)的實(shí)用性。以上所述為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，但本實(shí)用新型不局限于實(shí)施例和附圖所公開的內(nèi)容。任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或者替換，都應(yīng)該涵蓋在本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。