光纤气体传感器及光纤气体检测装置的制作方法

0.2mm。
14.在一些实施例中，
15.所述连接件呈空心圆柱体，所述空心圆柱体的两端分别套设于相邻两根所述光纤上。
16.在一些实施例中，
17.所述通孔设置在所述空心圆柱体的侧面，且位于所述间隙的中间位置。
18.在一些实施例中，
19.所述空心圆柱体的内表面与所述光纤的外表面相重合处通过胶水固定连接。
20.在一些实施例中，
21.所述胶水为紫外线固化胶水或热固化胶水。
22.在一些实施例中，
23.所述连接件为石英连接件。
24.本实用新型为解决其技术问题，还采用以下技术方案：
25.提供一种光纤气体检测装置，包括以上任一实施例所述的光纤气体传感器。
26.在一些实施例中，
27.所述光纤气体传感器包括光信号接收端和光信号输出端，所述光纤气体检测装置还包括：
28.光源，与所述光信号接收端相连接，所述光信号接收端用于接收光源的光信号，并通过所述光信号输出端将光信号输出；
29.探测器，与所述光信号输出端相连接，所述探测器用于接收所述光信号输出端输出的光信号。
30.在一些实施例中，
31.所述光源为激光光源。
32.与现有技术相比，在本实用新型实施例提供的光纤气体传感器及光纤气体检测装置中，光纤气体传感器采用多根光纤依次级联形成，通过相互耦合，达到较长的长度便于光与气体相互作用，同时相邻两根光纤之间留有间隙，相邻两根光纤在其耦合处通过连接件相连接，连接件上开设有通孔，外部气体可通过通孔进入间隙后快速扩散，从而缩短了气体的扩散时间，提高了光纤气体传感器的响应时间。
附图说明
33.一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
34.图1是本实用新型其中一实施例提供的一种光纤气体检测装置的结构示意图；
35.图2是本实用新型实施例提供的一种光纤气体传感器的结构示意图；
36.图3是本实用新型实施例光纤的结构示意图；
37.图4是本实用新型实施例相邻两光纤的装配示意图；
38.图5是两根空芯光纤耦合的示意图；
39.图6是两根实芯光纤耦合的示意图。
40.本实用新型附图标记：
41.100、光纤气体检测装置；10、光纤气体传感器；11、光纤；110、间隙；111、纤芯；112、包层；113、输入光纤；114、输出光纤；12、连接件；120、通孔；13、胶水；14、光信号接收端；15、光信号输出端；20、光源；30、探测器。
具体实施方式
42.为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“连接”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“左”、“右”、“上端”、“下端”、“顶部”以及“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
43.除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。
44.下面将结合附图1至图6对本实用新型实施例提供的光纤气体传感器及光纤气体检测装置进行详细阐述。
45.请参阅图1，本实用新型实施例提供了一种光纤气体检测装置100，光纤气体检测装置100用于对各种气体浓度进行检测，如可以用于检测甲烷、二氧化碳等气体的浓度，光纤气体检测装置100包括光源20、光纤气体传感器10以及探测器30，光纤气体传感器10的两端分别为光信号接收端14和光信号输出端15，光信号接收端14与光源20连接，光信号输出端15与探测器30连接。
46.光源20用于提供光信号，光源20与光信号接收端14耦合连接，以将光信号传输给光纤气体传感器10，光源20可以为激光光源，具体可以根据使用环境来选择合适规格的光源20，如采用体积小的半导体激光器光源以便于维护和使用，采用大功率激光光源以确保足够大的光功率输出，以适用于长距离的气体检测。
47.光纤气体传感器10用于传输光信号，光纤气体传感器10可以为光谱吸收型气体传感器，光源20光谱可覆盖一个或多个气体的吸收线，在进行气体检测时，光纤气体传感器10传输的光线与待检测气体相接触，光信号通过待检测气体时就发生信号衰减，并在光信号输出端15输出衰减后的光信号。
48.探测器30与光信号输出端15耦合连接，探测器30用于监控光信号输出端15输出的衰减后的光信号，并将衰减后的光信号的强度信息转换为电信号，再根据该电信号生成探测数据，随后可根据该探测数据计算出待检测气体的浓度值。本领域技术人员知晓，有关待检测气体的浓度值的计算方式为现有技术，在此不再详细赘述。
49.请参阅图2至图4，在一些实施例中，所述光纤气体传感器10包括多根光纤11和多个连接件12，所述多根光纤11依次耦合连接，且相邻两根所述光纤11之间留有间隙110；所述连接件12设置在相邻两根所述光纤11之间，每相邻两根所述光纤11通过所述连接件12相连接，所述连接件12上开设有通孔120，以使外部气体通过所述通孔120进入所述间隙110。
50.在本实施例中，光纤11通常有纤芯111以及包裹在纤芯111外的包层112组成，纤芯111用于传输光信号，包层112使光信号封闭在纤芯111中传输。
51.光纤气体传感器10通过多根光纤11级联而成，从而每根光纤11可以采用较短的长度，通过光纤11的相互耦合，达到较长的长度便于光与气体的相互作用，以提高气体响应的时间，并且相邻两根光纤11之间均通过连接件12固定连接，以确保其长期工作的稳定性，同时在连接件12上开设有待检测气体进出的通孔120，方便待检测气体扩散进入耦合处的间隙110，进一步提高气体响应的时间，提高光纤气体检测装置100的灵敏度。
52.此外，由于光纤气体传感器10是通过多根光纤11级联形成，因此，可以采用足够多个光纤11级联达到足够长的长度，以适应于高灵敏度的气体探测。
53.在一些实施例中，所述连接件12呈空心圆柱体，所述空心圆柱体的两端分别套设于相邻两根所述光纤11上。
54.如图4所示，空心圆柱体位于包层112外侧，空心圆柱体的两端分别与相邻两根光纤的包层112的外表面密封连接，从而将相邻两根光纤11紧密固定。
55.在一些实施例中，所述通孔120设置在所述空心圆柱体的侧面，且位于所述间隙110的中间位置，以便于外部待检测气体通过通孔120进入间隙110后均匀扩散，加速气体扩散的速度。
56.在一些实施例中，空心圆柱体的侧面上的通孔120可设置有一个或多个。
57.在一些实施例中，空心圆柱体的内表面与光纤的包层112的外表面重合处通过胶水13进行固定，使耦合处的结构稳定，并起到保护作用。
58.在一些实施例中，所述胶水13为紫外线固化胶水，紫外线固化胶水具有优异的抗黄变、湿气和化学性能，从而适用于各种恶劣的环境下使用。
59.在一些实施例中，所述连接件12为高硬度、耐腐蚀、耐高温材料制成，以提高光纤气体传感器10的结构稳定性，并对光纤气体传感器10起到保护作用，例如连接件12可选用石英材料制成，利用石英材料的高硬度，以及对酸碱气体具有极强的抗腐蚀性，从而适用于对各种环境下、以及各类型气体的探测。
60.请继续参阅图4，在一些实施例中，为提高光纤气体传感器10的连接稳定性，相邻两根光纤(在图4中，相邻两根光纤分别标记为输入光纤113和输出光纤114)通过如下步骤进行耦合和固定：
61.s1、将输入光纤113的一端与光源20相连，光源20可采用激光光源，将输出光纤114的一端与探测器30连接，探测器30用来监控光功率；
62.s2、将输入光纤113的另一端和输出光纤114的另一端分别固定于三维或五维精密调节架上进行耦合，打开光源20，当探测器30获得最大光功率时，此时输入光纤113和输出光纤114的耦合插损最小，完成输入光纤113和输出光纤114的耦合；
63.s3、将空心圆柱体移动到输入光纤113和输出光纤114的耦合处，并使通孔120位于间隙110的中心位置，便于气体扩散进入纤芯111，提高气体相应时间；
64.s4、在空心圆柱体与输入光纤113和输出光纤114的重合处点上胶水13进行固化，使耦合处的结构稳定，并起到保护作用。
65.在本实施例中，可以采用足够多的光纤11来进行级联以便于光与气体的相互作用，同时耦合处的缝隙又有利于气体的扩散，从而可提高气体响应的时间，进而提高光纤气
体检测装置100的灵敏度。另外，多根光纤11采用如上方式进行耦合和固定，可确保耦合插入损耗足够小，因此并不会影响对光信号的探测和处理。
66.在一些实施例中，在图5中为两根空芯光纤进行耦合的示意图，在图6中为两根实芯光纤进行耦合的示意图。由于空芯光纤纤芯和包层的等效折射率相差很小，因此数值孔径(na)或发散角一般很小，从空芯光纤端面输出的光具有很小的发散角度，近乎平行，耦合时可拉开两根空芯光纤之间的距离，而实芯光纤的数值孔径很大，实芯光纤端面输出的光具有较大的发散角度，耦合时需要靠近，才能确保耦合效率。因此，在本实施例中，选用空芯光纤进行耦合，允许拉开两根空芯光纤之间的间隙110，有利于待检测气体在间隙110内进行扩散，以提高气体响应时间，同时可兼顾耦合损耗低。
67.在一些实施例中，所述空芯光纤的长度选为5-15cm，一方面可避免空芯光纤的单根长度过长不利于光与气体的相互作用，另一方面避免空芯光纤的单根长度过短，以需要较多数量的空芯光纤进行级联而增加生产成本和装配成本。
68.在一些实施例中，相邻两根所述空芯光纤之间的间隙110设置在0.01-0.2mm之间，从而既能兼顾耦合效率，又能兼顾待检测气体在间隙110内的扩散。
69.本领域技术人员应当知晓，越长的光纤长度探测灵敏度更高，但是响应时间变长，上述对空芯光纤长度的限定、以及对相邻两根空芯光纤之间间隙的限定均为示例性的，在另外一些实施例中，空芯光纤的长度不限于5-15cm，相邻两根空芯光纤之间的间隙110也不限于0.01-0.2mm之间，本领域技术人员可以根据实际探测需求进行设定。
70.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参阅前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。