(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210445892.0 (22)申请日 2022.04.26 (71)申请人 聊城大学 地址 252000 山东省聊城市东昌府区柳园 街道聊城大 学 (72)发明人 王明红　王宗良　张恒彪　毕少强　 付玉龙　赵晶　 (74)专利代理 机构 济南克雷姆专利代理事务所 (普通合伙) 37279 专利代理师 张祥明 (51)Int.Cl. G01N 21/17(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 基于光纤内腔激光的光声光谱多组分气体 检测系统及方法 (57)摘要 本发明公开了基于光纤内腔激光的光声光 谱多组分气体检测系统， 包括泵浦源一， 所述泵 浦源一连接波分复用器一， 所述波分复用器一连 接C波段掺饵光纤， 所述C波段掺饵光纤连接耦 合 器一； 泵浦源二， 所述泵浦源二连接波分复用器 二， 所述波分复用器二连接L波段掺铒光纤， 所述 L波段掺铒光纤连接耦合器一； 所述耦合器一连 接环形器， 所述环形器连接光声池， 所述环形器 连接耦合器二， 所述耦合器二连接波分复用器一 和波分复用器二； 光声池 连接串连设置的多个光 纤光栅， 光纤光栅连接PZT执行器， PZT执行器连 接PZT驱动器， PZT驱动器连接信号发生模块； 光 声池连接信号输出装置。 本发明结构简单合理， 可进行多组分气体 检测， 并提高检测灵敏度。 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 CN 114609047 A 2022.06.10 CN 114609047 A 1.基于光纤内腔激光的光声光谱多组分气体 检测系统， 其特 征在于， 包括： 泵浦源一， 所述泵浦源一连接波分复用器一， 所述波分复用器一连接C波段掺饵光纤， 所述C波段掺饵光纤连接耦合器一； 泵浦源二， 所述泵浦源二连接波分复用器二， 所述波分复用器二连接L波段掺铒光纤， 所述L波段掺铒光纤连接耦合器一； 所述耦合器一的输出端连接环形器的第 一端口， 所述环形器的第 二端口连接光声池的 一端， 所述环形器的第三端口连接耦合器二， 所述耦合器二连接波分复用器一和波分复用 器二； 所述光声池的另一端连接串连设置的多个光纤光栅， 所述光纤光栅连接PZT执行器， 所 述PZT执行器连接PZT驱动器， 所述PZT驱动器连接信号发生模块； 所述光声池输出 连接信号输出装置 。 2.根据权利要求1所述的基于光纤内腔激光的光声光谱多组分气体检测系统， 其特征 在于， 所述泵浦源一和泵浦源二皆为980nm单模泵浦源。 3.根据权利要求2所述的基于光纤内腔激光的光声光谱多组分气体检测系统， 其特征 在于， 所述波分复用器一和波分复用器二皆为980 /1550nm波分复用器。 4.根据权利要求3所述的基于光纤内腔激光的光声光谱多组分气体检测系统， 其特征 在于， 所述泵浦源一连接波分复用器一的980端口， 所述泵浦源二连接波分复用器二的980 端口， 所述耦合器二连接波分复用器一和波分复用器二的15 50端口。 5.根据权利要求1所述的基于光纤内腔激光的光声光谱多组分气体检测系统， 其特征 在于， 所述 光声池为共 振式光声池。 6.根据权利要求1所述的基于光纤内腔激光的光声光谱多组分气体检测系统， 其特征 在于， 所述信号输出装置包括与光声池的输出端连接的前置放大器， 所述前置放大器连接 锁相放大器， 所述锁相放大器连接信号采集系统， 所述信号采集系统连接计算机 。 7.基于光纤内腔激光的光声光谱多组分气体检测方法， 其特征在于， 采用权利要求1 ‑6 任一项所述的基于光纤内腔激光的光声光谱多组分气体 检测系统， 包括以下步骤： S1.同时启动泵浦源一和泵浦源二， 泵浦源一发射的980nm光进入波分复用器一， 然后 传输至C波 段掺铒光纤输出C波段光， 泵浦源二 发射的98 0nm光进入波分 复用器二， 然后传输 至L波段掺 铒光纤输出L波段光， 两种波段光经 过耦合器一 合束， 输出C+L波段光； S2.PZT执行器和PZT驱动器控制光纤光栅实现波长的扫描和调制， 对应光纤光栅反射 波长的激光在光声池中与气 体相互作用产生光声信号， 同时光纤光栅反射波长对应气 体吸 收峰的中心波长， 信号发生模块控制PZT驱动器， 进而控制光纤光栅周期性地伸缩， 实现波 长扫描和调制； S3.C+L波段光通过环形器和光声池后由光纤光栅选频反射出来的光经第二耦合器分 成两路， 分别进入第一波分复用器和第二波分复用器， 实现光路循环并形成内腔激光器； S4.C+L波段光波长涵盖1510nm ‑1590nm， 谱线宽可以实现多种气体检测， C+L波段光经 环形器、 光声池进入光纤光栅反射出气体传感所需要的多种窄带波长， 环形器出来的光经 过光声池， 在光声池中光与气体相互作用， 实现多种气体 检测； S5.从光声池输出的 电流信号通过前置放大器转化为电压信号并被放大， 随后被锁相 放大器解调为二次谐波， 然后通过信号采集系统将数据采集下来， 最后传输到计算机， 进 行权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114609047 A 2信号处理和气体浓度的计算。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114609047 A 3