水質測量光譜吸收光纖探頭介紹，光譜吸收光纖傳感網絡關鍵技術

水質測量光譜吸收光纖探頭在很多場所是非常常見的，為了增進大家對水質測量光譜吸收光纖探頭的認識，本文對水質測量光譜吸收光纖探頭予以介紹。IFT-COD-UV200-10水質測量光譜吸收光纖探頭光程長度10mm,也可以根據用戶定制不同需求光程長度，IFT-COD-UV200-10水質測量光譜吸收光纖探頭非常適合科研研究、紫外可見吸收測量、熒光吸收、環保領域儀器商集成等應用。

IFT-COD-UV200-10水質測量光譜吸收光纖探頭底部采樣高反射率光學材料，在深紫外波段200-400nm反射率高達95%以上，同時探頭采樣了316L不銹鋼，探頭底部反射端采用了藍寶石石英保護窗口，具有抗腐蝕、耐磨性好，非常適合COD水質在線原位紫外吸收光譜測量。

光纖氣體傳感及傳感網絡的關鍵技術

光纖氣體傳感單元(氣體吸收盒)

吸收型的氣體傳感器的一大優點是采用簡單可靠的氣體吸收盒作為氣體傳感單元。采用小型漸變折射率透鏡, 可以設計衰減小(小于1dB), 穩定性好的氣體吸收盒。而且只需要調換光源, 對準另外的吸收譜線, 可以用同樣的系統來檢測不同的氣體。1997 年M .A .Mo rante 和G .Stewart 提出了一種改進型的光纖氣體吸收盒。將原來的準直型的漸變折射率透鏡改變為匯聚型, 這樣, 發散的反射光不能夠返回光路, 大大減少了相干噪聲, 信號的信噪比也因此提高了5 倍。

光源及其相應的信號檢測處理技術

早期的氣體傳感研究采用寬帶光源配合光學濾波器得到窄帶匹配光源, 測量精度不高。其后可調諧的半導體激光器被廣泛應用于氣體傳感, 測量精度得到極大的提高, 但是過高的成本始終困擾著它的實用化。光纖激光器開始被用于氣體傳感。它的波長調節范圍非常寬, 一般可達30 ～ 40nm , 用一個光源可能對應數個氣體吸收峰, 即可以同時測量數種氣體。而且, 利用光纖激光器的內腔氣體吸收測量和利用光纖放大器的光纖有源腔的ring -down 腔技術可能將測量精度提高。

(1)窄帶光源與諧波檢測技術

Ⅳ -Ⅵ 族鉛鹽半導體激光器是最早用于氣體傳感的。它的波長為3μm ～ 30μm , 正好在氣體吸收的基頻頻譜范圍內,因此氣體吸收效應明顯高于近紅外波段, 最小可探測靈敏度可到ppb(9-10)量級。但是由于它的波長范圍超出了現在光纖的透過窗口, 在光纖中損耗太大, 不適合與用做光纖氣體傳感應用。也許將來的中紅外光纖技術的發展, 可以利用這個波段的氣體吸收譜進行高靈敏度氣體測量。

Ⅲ -Ⅴ 族半導體激光器已經用于氣體傳感研究。它可以單模輸出數毫瓦的能量, 波長范圍已經覆蓋大部分的氣體吸收峰且與光纖透過窗口匹配,可以采用光纖氣體測量技術。更重要的是它可以在室溫下工作, 性能相當穩定, 與之配套的光電器件成本較低, 技術相對成熟, 適合于光纖化測量以及工業應用。

(2)寬帶光源與梳狀濾波器

對于甲烷和乙炔等具有梳狀吸收峰的氣體, 可用梳狀濾波器與之匹配, 進行信號檢測。寬帶入射光可覆蓋一族氣體吸收峰, 通過氣體吸收后, 光譜被調制為梳狀。我們需要測量的是氣體吸收引起的輸出光功率變化。由于氣體吸收峰窄, 因而相對光功率的變化也小, 測量精度不高。利用一個和氣體吸收峰相匹配的梳狀濾波器, 同時測量多個氣體吸收峰, 氣體吸收引起的相對輸出光功率變化將會大大提高, 檢測效率可得到改善。

梳狀濾波器也可以用類似于窄帶光源的波長鎖定技術, 將濾波器透射波長鎖定在氣體吸收峰上。相對于上一種方案, 寬帶光源(LED)比較便宜, 梳狀濾波器對光源波長的穩定要求也不高。另外由于寬帶光源相干長度小, 光纖接頭處反射引起的干涉噪聲大大低于半導體激光器光源系統。另一種可能的方案是用梳狀的寬帶光源, 直接與氣體吸收峰對準, 可以得到類似的效果。

(3)光纖光源及有源腔氣體檢測技術

九十年代, 光纖有源腔為基礎的氣體檢測技術是將氣體傳感單元(氣體吸收盒)置于有源腔中, 通過調節增益, 使得腔的總損耗很小。由于光可以在低損耗腔來回傳輸而不衰減或衰減很慢, 這樣光可以通過傳感單元(氣體盒)很多次, 相當于有效作用長度(氣體盒長度)大大增加, 氣體吸收的靈敏度也會提高幾個數量級。這類方法是很重要的激光光譜分析技術,主要包括兩類:Ring -down 腔光譜吸收檢測技術以及激光內腔吸收檢測技術。