基于扫描激光器的光纤气体检测系统

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要伴随光纤通讯技术的成熟，光纤传感技术在近十几年得到突飞猛进的发展。作为光纤传感器的一个重要组成部分，光纤气体测量已经得到很大的关注，分布反馈式(DFB)激光器光纤气体传感器已经达到了非常高的精度，但是由于它可调范围窄，一种波长的DFB光源只能用于测一种特定的气体，加上其价格昂贵，所以国内外纷纷开始研究基于扫描激光器的光纤气体检测系统。本论文通过对比以SLED为光源的基于F．P的光纤气体检测系统，分析利用SOA光源和可调谐F．P滤波器设计的基于扫描激光器的新型光纤气体检测系统。主要从该系统的测量原理、数据

2、处理方案设计、实验结果比较等方面进行详细阐述采用基于扫描激光器的光纤气体检测方法及其实际可行性。并对该系统通过比较不同信号强度、不同算法的测量结果，分析了信号强度、算法对系统的影响。对于实际应用起到了积极的指导作用。本论文所做的主要工作包括：1．介绍了HITRAN的使用、F．P腔的解调方法和数据采集卡UA302的接口函数。2．介绍了气体光谱吸收原理的研究以及光源的选择：选择SOA作为光源，设计了基于扫描激光器的实验方案。3．搭建了基于SLED和F．P光纤气体传感器的系统，以乙炔气体为例，在不同光强，不同算法的情况下进行了实验研究初

3、步得到乙炔气体的浓度检测曲线，以便基于扫描激光器的光纤气体检测系统与之比较。4．构建了基于扫描激光器的光纤气体传感器的系统，包括光路部分、软硬件设计部分以及最后的信号处理部分。比较其与基于SLED和F．P光纤气体传感器的区别。并以乙炔气体为例，在不同算法的情况下进行了实验研究得到乙炔气体的浓度检测曲线，并与基于SLED和F．P光纤气体传感器系统进行了比较，说明了以SOA为光源的系统跟以SLED为光源的系统相比较的优势。5．对本文的总结，比较了该系统跟以DFB为光源的气体检测系统的优势，以及以后还要对该系列系统经行的研究期望。关键词

4、：光纤传感技术，SLED，SOA，F—P，扫描激光器武汉理工大学硕士学位论文AbstractFollowingthefastdevelopmentoffiber-opticcommunicationtechnologies，thefibersensingtechnologyhasmadegreatprogress．Asallimportantcategoryoffiberopticsensor,thedetectionofgashasbeengreatconcemed．Averyhi曲accuracyhasbeenreachedb

5、ydistributedfeedback(DFB)laserfiber-opticgassensor,however,duet0itsnarrowttmingrange，awavelengthoftheDFBlightsourcecanonlybeusedformeasuringaspecificgas，coupled、)l，imits11ighcost，SOsomeonehavestartedstudyingtheopticalfibergassensorbasedonscanned-laserathomeandabroad．I

6、nthispaper,bycomparingthefiber-opticgassensorsbasedonSLEDandFabry--Perotcavityweanalyzedthefiber-opticgassensorsbasedonscanned--lsaer．TIlispaperprovedthepracticalfeasibilityofthefiber-opticgassensorsbasedonscanned-laserfromthemeasurementprincipleofthesystem，theprogram

7、designofdataprocessing，thecompareofexperimentalresults．Itcomparedthedifferentsignalstrengthandtheresultsbydifferentalgorithmsofmeasurement．Anditanalyzedtheinfluencetothesystembysignalstrengthandalgorithms．Theyhaveplayedapositiveroleforpracticalapplications．Inthispaper

8、,themajorworkdoneincluding：1．ItintroducedtheUSeoftheHITRAN，demodulationmethodsofF-PcavityandinterfacefunctionsofUA302．2．Itin