水质测量光谱吸收光纤探头介绍，光谱吸收光纤传感网络关键技术

水质测量光谱吸收光纤探头在很多场所是非常常见的，为了增进大家对水质测量光谱吸收光纤探头的认识，本文对水质测量光谱吸收光纤探头予以介绍。IFT-COD-UV200-10水质测量光谱吸收光纤探头光程长度10mm,也可以根据用户定制不同需求光程长度，IFT-COD-UV200-10水质测量光谱吸收光纤探头非常适合科研研究、紫外可见吸收测量、荧光吸收、环保领域仪器商集成等应用。

IFT-COD-UV200-10水质测量光谱吸收光纤探头底部采样高反射率光学材料，在深紫外波段200-400nm反射率高达95%以上，同时探头采样了316L不锈钢，探头底部反射端采用了蓝宝石石英保护窗口，具有抗腐蚀、耐磨性好，非常适合COD水质在线原位紫外吸收光谱测量。

光纤气体传感及传感网络的关键技术

光纤气体传感单元(气体吸收盒)

吸收型的气体传感器的一大优点是采用简单可靠的气体吸收盒作为气体传感单元。采用小型渐变折射率透镜, 可以设计衰减小(小于1dB), 稳定性好的气体吸收盒。而且只需要调换光源, 对准另外的吸收谱线, 可以用同样的系统来检测不同的气体。1997 年M .A .Mo rante 和G .Stewart 提出了一种改进型的光纤气体吸收盒。将原来的准直型的渐变折射率透镜改变为汇聚型, 这样, 发散的反射光不能够返回光路, 大大减少了相干噪声, 信号的信噪比也因此提高了5 倍。

光源及其相应的信号检测处理技术

早期的气体传感研究采用宽带光源配合光学滤波器得到窄带匹配光源, 测量精度不高。其后可调谐的半导体激光器被广泛应用于气体传感, 测量精度得到极大的提高, 但是过高的成本始终困扰着它的实用化。光纤激光器开始被用于气体传感。它的波长调节范围非常宽, 一般可达30 ～ 40nm , 用一个光源可能对应数个气体吸收峰, 即可以同时测量数种气体。而且, 利用光纤激光器的内腔气体吸收测量和利用光纤放大器的光纤有源腔的ring -down 腔技术可能将测量精度提高。

(1)窄带光源与谐波检测技术

Ⅳ -Ⅵ 族铅盐半导体激光器是最早用于气体传感的。它的波长为3μm ～ 30μm , 正好在气体吸收的基频频谱范围内,因此气体吸收效应明显高于近红外波段, 最小可探测灵敏度可到ppb(9-10)量级。但是由于它的波长范围超出了现在光纤的透过窗口, 在光纤中损耗太大, 不适合与用做光纤气体传感应用。也许将来的中红外光纤技术的发展, 可以利用这个波段的气体吸收谱进行高灵敏度气体测量。

Ⅲ -Ⅴ 族半导体激光器已经用于气体传感研究。它可以单模输出数毫瓦的能量, 波长范围已经覆盖大部分的气体吸收峰且与光纤透过窗口匹配,可以采用光纤气体测量技术。更重要的是它可以在室温下工作, 性能相当稳定, 与之配套的光电器件成本较低, 技术相对成熟, 适合于光纤化测量以及工业应用。

(2)宽带光源与梳状滤波器

对于甲烷和乙炔等具有梳状吸收峰的气体, 可用梳状滤波器与之匹配, 进行信号检测。宽带入射光可覆盖一族气体吸收峰, 通过气体吸收后, 光谱被调制为梳状。我们需要测量的是气体吸收引起的输出光功率变化。由于气体吸收峰窄, 因而相对光功率的变化也小, 测量精度不高。利用一个和气体吸收峰相匹配的梳状滤波器, 同时测量多个气体吸收峰, 气体吸收引起的相对输出光功率变化将会大大提高, 检测效率可得到改善。

梳状滤波器也可以用类似于窄带光源的波长锁定技术, 将滤波器透射波长锁定在气体吸收峰上。相对于上一种方案, 宽带光源(LED)比较便宜, 梳状滤波器对光源波长的稳定要求也不高。另外由于宽带光源相干长度小, 光纤接头处反射引起的干涉噪声大大低于半导体激光器光源系统。另一种可能的方案是用梳状的宽带光源, 直接与气体吸收峰对准, 可以得到类似的效果。

(3)光纤光源及有源腔气体检测技术

九十年代, 光纤有源腔为基础的气体检测技术是将气体传感单元(气体吸收盒)置于有源腔中, 通过调节增益, 使得腔的总损耗很小。由于光可以在低损耗腔来回传输而不衰减或衰减很慢, 这样光可以通过传感单元(气体盒)很多次, 相当于有效作用长度(气体盒长度)大大增加, 气体吸收的灵敏度也会提高几个数量级。这类方法是很重要的激光光谱分析技术,主要包括两类:Ring -down 腔光谱吸收检测技术以及激光内腔吸收检测技术。

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