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吸收式光纤气体浓度传感测试仪

【技术开发单位】中国航天科技集团五院航天恒星空间技术应用有限公司

  【技术简介】生产和生活环境中存在着很多有影响性的气体,如工业矿井生产中产生的CH4、CO等,是造成矿井瓦斯爆炸的重要组成气体;在石化储运站、煤气站等场合,有毒易燃气体的泄露需要实时检测监控。但是此类环境本身容易发生危险,而目前常用的电子类测试仪器可能会带不安全因素,所以这些环境中不可使用。
  光纤类器件相比于传统的电子类器件具有绝缘的特性,在有电磁干扰,高压等环境内使用时不会受到影响,而且光纤在高温、高污染、可燃性气体环境中也可安全使用。所以光纤传感类器件具有巨大的市场空间。
  (1)准直器作为传感元件。需要工作距离1米以上的准直器。
  (2)用怀特腔式的反射法,将光程进行叠加,传感部分体积压缩到20X40mm。
  (3)以单模光纤作为传输介质,传输距离可达到30KM,可以将信号处理放置于安全环境中。
  (4)传感部分与处理部分可进行分离,互配,传感装置在待测环境中,切换光源可得到各种气体浓度的检测结果。
  实现原理与途径:
  (1)大多数气体在红外波段有特征吸收谱线,这是石英光纤的低损耗窗口,所以光纤吸收型传感器可利用这些在近红外波段的气体吸收光谱进行检测。
  (2)在一个环境内大约有什么气体,可根据这些气体的吸收波长,配可覆盖这个范围内的宽带光源,光通过了气体后会被气体产生吸收,相对应的波长下的能量会有衰减,通过测量气体在特定吸收峰处引起的光强衰减,就可以得到待测气体的浓度。
  (3)利用光纤作为传输介质,准直器作为传感元件,在一个气室中将空间光程1m的准直器进行对接,气体对光有吸收谱,对吸收谱线的吸收量进行处理,得到准确的气体浓度。

  【技术特点】(1)以光学作为基础,光纤作为传输载体,解决了高污染环境、化学媒介物、强电磁干扰的环境内、特别是易燃易爆物的环境中电子仪器使用中可能带来的电火花会造成严重的后果。
  (2)采用了多次反射的怀特腔法,增加了光程,减小了体积,从而提高了灵敏度。
  (3)利用光通信最有优势的波长范围,减小噪声的影响。
  (4)耦合信号采用扩束方案,使光信息损失最小。
  (5)光路中带有高灵敏TPPD进行探测解调,减小光源不稳带来的影响。

  【技术指标】
  利用反射法进行封装,传感端损耗保证在0.8dB以下;
  器件光回波大于60dB;
  可用波长范围1250~1800nm;
  可测试主要气体:H2O、NO、NH3、CO2、CO、CH4;
  H2O、NH3、CO2、CO浓度精度可达1ppm。

  【技术水平】国内领先

  【可应用领域和范围】吸收式气体浓度传感测试仪可应用探测各类气体浓度的传感器件,于矿井、军火库等场合内的危险气体浓度测试,监控危险气体的浓度保证安全。
  第二,吸收式气体浓度传感测试仪可应用于温度监控,主要在烟草、粮食等大型库房中。
  第三,吸收式气体浓度传感测试仪可应用于汽车尾气的监测,顺应国家国Ⅳ标准,监控汽车尾气浓度,保证我们清晰的生活环境。

  【技术状态】样品阶段

  【合作方式】技术服务、产品销售

  【投入需求】100万元

  【转化周期】2年

  【预期效益】项目成果,能够广泛应用于各种环境中的气体浓度检测,特别是为很多特殊环境中的需要提供了选择,如不适合用电子测试仪的易燃易爆环境中,有着安全可靠的测试方式。如需要耐腐蚀的高腐蚀环境中,保证了高可靠性、寿命长的仪器,促进我国在气体浓度测试领域的新发展。
  民用产业化后,在3年内,公司将高精度气体检测的领先企业,能够创造更多的高端就业机会,产生上亿元的营业收入,为中央政府和地方政府带来更多的财政收入。

  【联系方式】孙 
博  029-81881716/13571894286