一种基于光衰减原理的气体传感系统的制作方法

本发明涉及气体监测，尤其涉及一种基于光衰减原理的气体传感系统。

背景技术：

1、在气体探测领域中，电化学气体传感器的普及可以归因于其线性输出、低功耗要求和良好的分辨率。此外，一旦根据目标气体的已知浓度进行校准，其测量的重复性和精度也非常好。数十年来技术的发展，让这些传感器可以对特定气体类型提供非常好的选择性。电化学传感器在工业领域得到了广泛的应用。

2、随着工业的飞速发展，对于多种目标气体的多点准分布远程监测的需求也随之增加。为了满足使用需求，市场上出现了1个控制器配合多个传感单元的系统结构，常见是的1个控制终端配合8-16个传感单元作模式，其中传感单元把气体浓度信息通过无线网络(wifi或gprs)传输给控制终端，其缺点是传感单元需要安装在实际需求的位置，该位置必须具有良好的网络信号，否则无法传输信号，使用的灵活性和使用环境或场景受到限制；另外，gprs信号的传输需要额外的网络费用，增加了长期使用成本。

3、随着光纤通信领域的技术进步，光纤价格低廉、光纤器件的种类齐全、波分复用技术的广泛应用，使得光纤网络现如今非常普及，光在光纤中可以具有极低的损耗，还具有抗电磁干扰的特点，如果能够把电化学气敏传感器的输出信号转化为光纤中光功率的强弱信号，则可以在保持电化学传感器所有优点的前提下，实现多点远程准分布式的气体浓度监测，大大增加传感单元的数量(采用波分复用技术，可增加至96个)，拓展传感单元的应用领域，如地下、矿井、复杂电磁环境、无网络信号，以及因空间结构较复杂而难以安装的环境。截止目前，未见将电化学气敏传感器与传光型光纤传感技术相结合的气体浓度传感模块的报道。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于光衰减原理的气体传感系统。

2、为实现以上目的，本发明公开了一种基于光衰减原理的气体传感系统，包括：

3、气敏探头模块，用于将目标气体的浓度转化为数字信号；

4、开发板，用于将所述数字信号转化为目标气体的浓度值并将所述浓度值与模拟电压的数字电压信号对应；

5、数模转换模块，用于将所述数字电压信号转化为模拟电压；

6、可调谐衰减器，用于将输入光纤入射的c波段的光进行损耗调制并将经过调制的光从输出光纤处输出；

7、电池，用于为所述开发板供电；

8、光纤反射器，用于将从第一法兰盘输入的参考光反射回，进而将发射回的参考光与从第四法兰盘出射的信号光进行光学运算；

9、光敏三极管，用于关闭或开启所述气敏探头模块。

10、本发明进一步设置为：还包括控制光纤，所述控制光纤的一端连接第二法兰盘，所述控制光纤的另一端连接所述的光敏三极管的基极。

11、本发明进一步设置为：所述光敏三极管的集电极连接所述电池的正极，所述电池的负极连接所述开发板的引脚gnd，所述光敏三极管的发射极连接所述开发板的引脚vin。

12、本发明进一步设置为：所述光纤发射器连接所述第一法兰盘，所述输入光纤的一端连接所述可调谐衰减器，所述输入光纤的另一端连接第三法兰盘；所述输出光纤的一端连接所述可调谐衰减器，所述输出光纤的另一端连接所述第四法兰盘。

13、本发明进一步设置为：所述气敏探头模块的引脚txd连接所述开发板的引脚rxd，所述开发板的引脚a5连接所述数模转换模块的引脚scl，所述开发板的引脚a4连接所述数模转换模块的引脚sda，所述开发板的引脚d2与所述气敏探头模块的电源输入连接，所述开发板的引脚5v与所述数模转换模块的电源输入连接，所述数模转换模块的引脚vout与所述可调谐衰减器的电源输入连接，所述气敏探头模块的引脚gnd连接所述开发板的引脚gnd，所述开发板的引脚gnd连接所述数模转换模块的引脚gnd，所述数模转换模块的引脚gnd连接所述可调谐衰减器的引脚gnd。

14、本发明进一步设置为：所述气敏探头模块为电化学气敏探头模块。

15、本发明进一步设置为：所述开发板为arduino nano开发板。

16、本发明进一步设置为：所述电池为6lr61无汞碱性9v电池。

17、本发明进一步设置为：所述可调谐衰减器为c波段mems可调光衰减器。

18、本发明进一步设置为：所述数模转换模块为mcp4725数模转换模块，所述光敏三极管为3du5c型硅光敏晶体管。

19、综上所述，相对于现有的基于电化学气敏传感器的气体传感技术，本发明提供了一种基于光衰减原理的气体传感系统，该系统具有以下有益效果：1)在不改变传感器探测分辨率的条件下，量程在传感器量程内可调；在模块量程缩小的情况下，可以提供更高的探测灵敏度；2)可用于远程监测；3)可进行多点准分布式监测。

技术特征：

1.一种基于光衰减原理的气体传感系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于光衰减原理的气体传感系统，其特征在于，还包括控制光纤，所述控制光纤的一端连接第二法兰盘，所述控制光纤的另一端连接所述的光敏三极管的基极。

3.如权利要求2所述的基于光衰减原理的气体传感系统，其特征在于，所述光敏三极管的集电极连接所述电池的正极，所述电池的负极连接所述开发板的引脚gnd，所述光敏三极管的发射极连接所述开发板的引脚vin。

4.如权利要求3所述的基于光衰减原理的气体传感系统，其特征在于，所述光纤发射器连接所述第一法兰盘，所述输入光纤的一端连接所述可调谐衰减器，所述输入光纤的另一端连接第三法兰盘；所述输出光纤的一端连接所述可调谐衰减器，所述输出光纤的另一端连接所述第四法兰盘。

5.如权利要求1所述的基于光衰减原理的气体传感系统，其特征在于，所述气敏探头模块的引脚txd连接所述开发板的引脚rxd，所述开发板的引脚a5连接所述数模转换模块的引脚scl，所述开发板的引脚a4连接所述数模转换模块的引脚sda，所述开发板的引脚d2与所述气敏探头模块的电源输入连接，所述开发板的引脚5v与所述数模转换模块的电源输入连接，所述数模转换模块的引脚vout与所述可调谐衰减器的电源输入连接，所述气敏探头模块的引脚gnd连接所述开发板的引脚gnd，所述开发板的引脚gnd连接所述数模转换模块的引脚gnd，所述数模转换模块的引脚gnd连接所述可调谐衰减器的引脚gnd。

6.如权利要求1～5任一项所述的基于光衰减原理的气体传感系统，其特征在于，所述气敏探头模块为电化学气敏探头模块。

7.如权利要求1～5任一项所述的基于光衰减原理的气体传感系统，其特征在于，所述开发板为arduinonano开发板。

8.如权利要求1～5任一项所述的基于光衰减原理的气体传感系统，其特征在于，所述电池为6lr61无汞碱性9v电池。

9.如权利要求1～5任一项所述的基于光衰减原理的气体传感系统，其特征在于，所述可调谐衰减器为c波段mems可调光衰减器。

10.如权利要求1～5任一项所述的基于光衰减原理的气体传感系统，其特征在于，所述数模转换模块为mcp4725数模转换模块，所述光敏三极管为3du5c型硅光敏晶体管。

技术总结
本发明属于气体监测技术领域，公开了一种基于光衰减原理的气体传感系统，包括：气敏探头模块，用于将目标气体的浓度转化为数字信号；开发板，用于将数字信号转化为目标气体的浓度值并将浓度值与模拟电压的数字电压信号对应；数模转换模块，用于将数字电压信号转化为模拟电压；可调谐衰减器，用于将输入光纤入射的C波段的光进行损耗调制并将经过调制的光从输出光纤处输出；电池，用于为开发板供电；光纤反射器，用于将从第一法兰盘输入的参考光反射回，进而将发射回的参考光与从第四法兰盘出射的信号光进行光学运算；光敏三极管，用于关闭或开启气敏探头模块；本发明具有量程可调、灵敏度高、可远程监测、可多点准分布式监测等有益效果。

技术研发人员：李松权,高卫民,马续航,胡青莲
受保护的技术使用者：深圳市新普真空技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14