膜的光纤传感探头6的工作原理是将光纤上扩拉锥后，使包层光场与外界的交叠面积增大，同时增大了光纤端面与外界的接触面积，从而两方面增大了光纤传感探头6的灵敏度。
[0032]所述光纤传感探头6可以利用光纤玻璃球连接单模光纤实现，或利用空心光子晶体光纤实现，或利用普通光纤熔融上拉锥实现。
[0033]在椭球形端面上镀特定的金属和化学膜，使其仅对某一种气体具有吸附和解析作用，膜的折射率随着特定气体浓度的变化而变化，从而导致包层光场和端面反射回的光场的损耗变化，进而改变光功率。所述光纤传感探头6所镀为半反射和半透射膜，膜层厚度控制在50-1OOnm之间。
[0034]预留一个光纤传感器4的光纤传感探头6不镀膜，直接用于对外界液体折射率的测量，这样系统实现对多种气体和液体折射率的同时测量和检测。本申请实施例3个光纤传感器4分别对硫化氢，二氧化氮，氢气敏感，另一个光纤传感器4对液体折射率进行测量。
[0035]每个所述光纤耦合器3对应的并行的光纤传感探头6的个数可为2-8个(本实施例为4个)，相对于连接单个光纤传感探头6，并行的多个光纤传感探头6极大的增加了外界气体或液体与光纤传感界面的感应面积，从而极大的增大了灵敏度，使得光纤传感器4灵敏度可以增大I倍以上。
[0036]所述宽带光源I可为自发辐射的LED型宽带光源或者具有较宽3dB带宽的激光光源，本实施例选择LED型宽带光源，大幅降低了系统成本。
[0037]本发明的宽带光源1、光纤传感器4、传输介质都是通信波段的，价格低廉，同时便于组网。
[0038]本发明通过探测每个光纤耦合器3反射回光强的信息变化确定气体浓度的变化和液体折射率的变化。实现了宽带光源I和探测部分在长距离的同一侧，便于系统集成。系统的探测时间主要取决于本系统对外界液体折射率测量是实时的，但是对于外界气体浓度的检测时间，取决于膜材料对外界气体的作用时间，一般在分钟量级。
[0039]长距离级联光纤，光纤传感探头6和光纤耦合器3之间利用长距离的通信用单模光纤进行连接，该连接光纤具有损耗低，不容易受到外界的影响，因此可以很好的远距离传输传感信号，从而避免了污染区对测量人员的污染和伤害。
[0040]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.用于多种气体折射率检测的并行远距离光纤传感系统，其特征在于:包括宽带光源、光纤分束器、光纤耦合器、光纤传感器和光电探测阵列，所述宽带光源连接光纤分束器的输入口，所述光纤分束器的输出分支和多个所述光纤親合器的输入端口级联，每个所述光纤耦合器连接一个光纤传感器，每个所述光纤传感器包括多个并行的光纤传感探头；所述光电探测阵列与每个所述光纤耦合器的输出端口级联；多个所述光纤耦合器对应的光纤传感探头分别镀不同的金属和或化学膜，每种镀膜只对某一特定的气体进行吸附。2.根据权利要求1所述的用于多种气体折射率检测的并行远距离光纤传感系统，其特征在于:镀膜的所述光纤传感探头为上扩拉锥的反射光纤椭球，带一个平整的反射端面。3.根据权利要求1或2所述的用于多种气体折射率检测的并行远距离光纤传感系统，其特征在于:所述光纤传感探头所镀为半反射和半透射膜，膜层厚度控制在50-100nm之间。4.根据权利要求1所述的用于多种气体折射率检测的并行远距离光纤传感系统，其特征在于:其中一个光纤耦合器对应的光纤传感探头不镀膜。5.根据权利要求1所述的用于多种气体折射率检测的并行远距离光纤传感系统，其特征在于:每个所述光纤耦合器级联的并行的光纤传感探头的个数可为2-8个。6.根据权利要求1所述的用于多种气体折射率检测的并行远距离光纤传感系统，其特征在于:多个光纤传感器和光纤耦合器数量对应，可为2-32个。7.根据权利要求1所述的用于多种气体折射率检测的并行远距离光纤传感系统，其特征在于:所述宽带光源可为自发辐射的LED型宽带光源或者具有较宽3dB带宽的激光光源。8.根据权利要求1所述的用于多种气体折射率检测的并行远距离光纤传感系统，其特征在于:级联时可以是多个光纤耦合器级联或者多个光纤分束器级联。9.根据权利要求1所述的用于多种气体折射率检测的并行远距离光纤传感系统，其特征在于:所述光纤传感探头和光纤耦合器之间利用长距离的通信用单模光纤进行连接。10.根据权利要求2所述的用于多种气体折射率检测的并行远距离光纤传感系统，其特征在于:所述光纤传感探头可以利用光纤玻璃球连接单模光纤实现，或利用空心光子晶体光纤实现，或利用普通光纤熔融上拉锥实现。
【专利摘要】本发明提供了一种用于多种气体折射率检测的并行远距离光纤传感系统，包括宽带光源、光纤分束器、光纤耦合器、光纤传感器和光电探测阵列，所述宽带光源连接光纤分束器的输入口，所述光纤分束器的输出分支和多个所述光纤耦合器的输入端口级联，每个所述光纤耦合器连接一个光纤传感器，每个所述光纤传感器包括多个并行的光纤传感探头；所述光电探测阵列与每个所述光纤耦合器的输出端口级联；多个所述光纤耦合器对应的光纤传感探头分别镀不同的金属和或化学膜。本发明实现远距离、多种气体和外界折射率同时检测；所述光纤传感探头采用上扩拉锥的反射光纤椭球形，使包层光场与外界的交叠面积增大，增大了光纤传感探头的灵敏度。
【IPC分类】G01N21/41
【公开号】CN105372206
【申请号】CN201510747435
【发明人】董波, 高英, 李巍
【申请人】沃派物联网科技(天津)有限公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年11月5日