专利名称：串联式准直器对及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明属于光纤气体传感器技术领域，具体涉及到光纤气体传感器的零部件。
背景技术：
光纤气体传感技术是20世纪70年代伴随着光纤的实用化和光通信技术的发展而形成的，它是以光波为载体、光纤为媒质感知和传输外界被测信号的新型传感技术。由于光纤具有优良的物理、化学、机械性能及光波传输性能，因此广泛应用于医疗、交通、电力、机械、石油化工、民用建筑以及航空航天等各个领域。现有的光纤气体传感器主要是通过固定架将两个相对设置的准直器2支撑固定，这种光纤气体传感器存在灵敏度低，在恶劣和危险环境中使用时其易受环境影响，如在腐蚀性气体的环境下被腐蚀等情况，严重地影响到光纤气体传感器的使用性能。
发明内容
本发明所要解决的ー个技术问题在于克服上述光纤气体传感器所存在的不足，提供一种对准距离长、损耗小、灵敏度高、响应速度快的串联式准直器对。本发明所要解决的另一个技术问题在于为串联式准直器对提供ー种操作简单、更易于对准的串联式准直器对的制备方法。本发明所要解决的还有一个技术问题在于为串联式准直器对提供ー种新用途。解决上述技术问题所采用的技术方案是在准直器基座上至少加工有2个凹槽，每个凹槽内设置有两个相対的左准直器和右准直器构成单元准直器对，相邻的两个单元准直器对的尾纤串连接，第一个单元准直器对的左准直器的尾纤、最后一个单元准直器对的右准直器的尾纤引出。本发明的単元准直器对的左准直器与右准直器之间相距100 180mm。本发明的凹槽是V形型槽，凹槽两侧面之间的夹角为50° 70°。上述串联式准直器对的制备方法由以下步骤组成I、将可见激光光源输入至第一単元准直器对的左准直器，调整右准直器，目测两个准直器对准激光光束。2、将光纤宽带光源输入至第一単元准直器对的左准直器，右准直器的尾纤接光纤功率计，微调左准直器、右准直器的相对位置。3、重复步骤I至步骤2，直至串联接的每个单元准直器对均对准。
4、每个单元准直器对的尾纤首尾连接，第一个单元准直器对的左准直器的尾纤、最后ー个单元准直器对的右准直器的尾纤引出。上述的可见激光光源是波长为633nm的红色激光和波长为514nm的绿色激光。串联式准直器对在制备光纤气体传感器中的用途。串联式准直器对作为零部件与其它零部件组合，制备成光纤气体传感器。本发明采用相邻的单元准直器对的尾纤首尾相连，形成串联式准直器对，光源经入射光纤进入到第一个准直器，其余的准直器依次首尾串联，光线从最后一个准直器的尾纤出射后进入光谱分析仪或气体探測装置，待测气体经过串联式准直器对，气体吸收强度发生变化，通过探测气体吸收强度的相对变化率可以测定气体的參数，不仅可以验证气体吸收定律，而且可以检测气体浓度，其灵敏度高、响应速度快、动态范围大，使用该串联式准直器对的光纤气体传感器，检测准确。本发明具有结构简单、拆卸方便、体积小、重量轻等优点。准直器对以激光光源为对准基准，进行粗调，对准精确、操作简单、更易于对准。
图1是串联式准直器对实施例I的结构示意图。图2是使用串联式准直器对制备的光纤气体传感器的结构示意图。图3是图2的A-A面剖视图。图4是こ炔气体吸收光谱图。图5是H2S气体在1510 1520nm之间的吸收光谱图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进ー步详细说明，但本发明不限于这些实施例。实施例1
本实施例的串联式准直器对是由准直器基座I、左准直器2、右准直器3联接构成。在准直器基座1沿材料长度方向三个面上采用数控三维雕刻机(型号DJ40M)上采用ENDMILLS 3. Om刻刀刻画成3个V型槽，V型槽两侧面之间的夹角为50°，在每个V型槽的左端用纳米SiO2改性后的无机胶粘剂粘接有左准直器2、右端粘接有右准直器3，每个V型槽内的左准直器2和右准直器3构成ー个单元准直器对，左准直器2与右准直器3之间的距离为 100mm。第一个单元准直器对的右准直器3的尾纤与第二个单元准直器对的左准直器2的尾纤熔接，第二个单元准直器对的右准直器3的尾纤与第三个单元准直器对的左准直器2的尾纤熔接，第一个单元准直器对的左准直器2的尾纤与第三个单元准直器对的右准直器3的尾纤引出。上述的串联式准直器对的制备方法如下步骤1 :将波长为633nm的红色激光光源输入至第一个单元准直器对的左准直器2，调整右准直器3，目测对准红色激光光束，完成粗调。步骤2 :与红色激光光束对准后将光纤宽带光源输入至第一个单元准直器对的左准直器2，第一个单元准直器对的右准直器3的输出端接光纤功率计，微调左准直器2、右准直器3的相对位置，使得左准直器2与右准直器3耦合的光功率值相对最大，完成细调。步骤3 :重复步骤I)至步骤2)，直至串联的每个单元准直器对均对准。对准后的単元准直器对用纳米SiO2改性后的无机胶粘剂将左准直器2、右准直器3粘接在准直器基座I的V型槽内，构成ー个单元准直器对，每对単元准直器对的尾纤首尾相连，第一个单元准直器对的左准直器2的尾纤与第三个单元准直器对的右准直器3的尾纤引出，构成本实施例的串联式准直器对。应用上述的串联式准直器对在制备光纤气体传感器中用途，其使用方法如下
參见图I至图3，本实施例的光纤气体传感器由准直器基座I、左准直器2、右准直器3、固定块4、壳体5、堵头6联接构成。本实施例的壳体5采用聚四氟こ烯管加工成圆管形状，在管壁周围均布加工有Φ2mm的气孔，壳体5的两端安装有堵头6，堵头6上沿径向加工有U型槽。在壳体5内壁上用螺纹紧固件固定联接有传感元件固定块4，固定块4沿着壳体5内壁设置，固定块4上用螺纹联接件联接安装有串联式准直器对，构成本实施例的光纤气体传感器。串联式准直器对由准直器基座I、左准直器2、右准直器3联接构成，零部件的联接关系与上述相同。使用本实施例的光纤气体传感器时，将光纤气体传感器置于待测气体环境中，待测气体通过壳体5上的气孔进入壳体5内，光源经入射光纤进入到第一个单元准直器对，其余的単元准直器对依次串联，光线从最后一个单元准直器对的尾纤出射后进入光谱分析仪或气体探測装置，待测气体经过串联式准直器对，气体吸收强度发生变化，通过探测气体吸收强度的相对变化率可以测定气体的參数，可以检测出气体浓度。实施例2本实施例的串联式准直器对，由准直器基座I、左准直器2、右准直器3联接构成，在准直器基座I上加工有3个V型槽，V型槽两侧面之间的夹角为60°，在每个V型槽的左端用纳米SiO2改性后的无机胶粘剂粘接有左准直器2、右端粘接有右准直器3，构成ー个单元准直器对，左准直器2与右准直器3之间的距离为140_。3个准直器对的连接关系与实施例I相同，其他零部件以及零部件的联接关系与实施例I相同。本实施例的串联式准直器对的制备方法与实施例I相同。本实施例的串联式准直器对在制备光纤气体传感器中用途与实施例I相同。实施例3本实施例的串联式准直器对，由准直器基座I、左准直器2、右准直器3联接构成，在准直器基座I上加工有3个V型槽，V型槽两侧面之间的夹角为70°，在每个V型槽的左端用纳米SiO2改性后的无机胶粘剂粘接有左准直器2、右端粘接有右准直器3，构成ー个单元准直器对，左准直器2与右准直器3之间的距离为180_。3个准直器对的连接关系与实施例I相同，其他零部件以及零部件的联接关系与实施例I相同。本实施例的串联式准直器对的制备方法与实施例I相同。本实施例的串联式准直器对在制备光纤气体传感器中用途与实施例I相同。实施例4在以上的实施例I 3中，在准直器基座I上加工有6个V型槽，V型槽两侧面之间的夹角与相应的实施例相同，在每个V型槽的左端用纳米SiO2改性后的无机胶粘剂粘接有左准直器2、右端粘接有右准直器3，构成ー个单元准直器对，每个V型槽内的左准直器2 与右准直器3实施例相同之间的距离与相应的实施例相同。第一个单元准直器对的右准直器3的尾纤与第二个单元准直器对的左准直器2的尾纤熔接，第二个单元准直器对的右准直器3的尾纤与第三个单元准直器对的左准直器2的尾纤熔接，依次类推，第一个单元准直器对的左准直器2的尾纤与第四个单元准直器对的右准直器3的尾纤引出。其它零部件以及零部件的联接关系与相应的实施例I相同。本实施例的串联式准直器对的制备方法与实施例I相同。
本实施例的串联式准直器对在制备光纤气体传感器中用途与实施例I相同。实施例5在以上的实施例I 3中，在准直器基座I上加工有2个V型槽，V型槽两侧面之间的夹角与相应的实施例相同，在每个V型槽的左端用纳米SiO2改性后的无机胶粘剂粘接有左准直器2、右端粘接有右准直器3，构成ー个单元准直器对，每个V型槽内的左准直器2与右准直器3实施例相同之间的距离与相应的实施例相同。第一个单元准直器对的右准直器3的尾纤与第二个单元准直器对的左准直器2的尾纤熔接，第一个单元准直器对的左准直器2的尾纤与第二个单元准直器对的右准直器3的尾纤引出。其它零部件以及零部件的联接关系与相应的实施例I相同。
本实施例的串联式准直器对的制备方法与实施例I相同。本实施例的串联式准直器对在制备光纤气体传感器中用途与实施例I相同。为了验证本发明的有益效果，采用本发明实施例I的装配有串联式准直器对的光纤气体传感器进行了实验，各种实验情况如下实验仪器宽带ASE光源，型号C+L band,由深圳郎光公司制造；光谱分析仪，型号为AQ6319,由日本ANDO公司生产；光纤稱合器，1550nm, I: I分光；sml25光纤光栅解调仪；计算机。I、测量こ炔气体的吸收光谱采用本发明实施例I光纤气体传感器測定こ炔气体吸收光谱。选取1550nm宽带ASE光源，測定こ炔气体吸收峰深度及数据，采用光谱仪AQ6319分析得出，结果见表I和图4所示。表I实施例I光纤气体传感器测こ炔气体吸收光谱
权利要求
1.一种串联式准直器对，其特征在于在准直器基座(I)上至少加工有2个凹槽，每个凹槽内设置有两个相対的左准直器(2)和右准直器(3)构成单元准直器对，相邻的两个单元准直器对的尾纤串连接，第一个单元准直器对的左准直器(2)的尾纤、最后一个单元准直器对的右准直器(3)的尾纤引出。
2.根据权利要求I所述的串联式准直器对，其特征在于所述的单元准直器对的左准直器⑵与右准直器⑶之间相距100 180mm。
3.根据权利要求I所述的串联式准直器对，其特征在于所述的凹槽是V形型槽，凹槽两侧面之间的夹角为50° 70°。
4.一种权利要求I串联式准直器对的制备方法，其特征在于由以下步骤组成 1)将可见激光光源输入至第一単元准直器对的左准直器(2)，调整右准直器(3)，目測两个准直器对准激光光束； 2)将光纤宽带光源输入至第一単元准直器对的左准直器(2)，右准直器(3)的尾纤接光纤功率计，微调左准直器(2)、右准直器(3)的相对位置； 3)重复步骤I)至步骤2)，直至串联接的每个单元准直器对均对准； 4)每个单元准直器对的尾纤首尾连接，第一个单元准直器对的左准直器(2)的尾纤、最后ー个单元准直器对的右准直器(3)的尾纤引出。
5.根据权利要求4所述的串联式准直器对的对准方法，其特征在于所述的可见激光光源是波长为633nm的红色激光和波长为514nm的绿色激光。
6.串联式准直器对在制备光纤气体传感器中的用途。
全文摘要
一种串联式准直器对，在准直器基座上至少加工有2个凹槽，每个凹槽内设置有两个相对的左准直器和右准直器构成单元准直器对，相邻的两个单元准直器对的尾纤串连接，第一个单元准直器对的左准直器的尾纤、最后一个单元准直器对的右准直器的尾纤引出。采用本发明制备的光纤气体传感器，光线从最后一个准直器的尾纤出射后进入光谱分析仪或气体探测装置，待测气体经过串联式准直器对，气体吸收强度发生变化，通过探测气体吸收强度的相对变化率可以测定气体的参数，不仅可以验证气体吸收定律，而且可以检测气体浓度，其灵敏度高、响应速度快、动态范围大，使用该串联式准直器对的光纤气体传感器，检测准确。
文档编号G01N21/31GK102621633SQ20121010330
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月11日 优先权日2012年4月11日
发明者冯德全, 周红, 温俊青, 王俊锋, 王培培, 王炜, 赵大壮 申请人:西安石油大学