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摘 要： 在當前有關(guān)光纖傳感技術(shù)中的新應(yīng)用發(fā)展模式有哪些呢，應(yīng)該如何來加強現(xiàn)在通信新技術(shù)呢?本文是一篇通信論文。實驗時用加工過的帶接頭光纖將1310nm光纖收發(fā)器和光譜儀連接起來;初始化系統(tǒng):即等待光譜儀工作穩(wěn)定并手工調(diào)整光纖耦合度使光譜儀顯示圖像清晰,提高
在當前有關(guān)光纖傳感技術(shù)中的新應(yīng)用發(fā)展模式有哪些呢，應(yīng)該如何來加強現(xiàn)在通信新技術(shù)呢?本文是一篇通信論文。實驗時用加工過的帶接頭光纖將1310nm光纖收發(fā)器和光譜儀連接起來;初始化系統(tǒng):即等待光譜儀工作穩(wěn)定并手工調(diào)整光纖耦合度使光譜儀顯示圖像清晰,提高信噪比;裝配好系統(tǒng)后,用注入器將樣品注入加工過的光纖(在光纖FC接口處加工有樣品注入口),等系統(tǒng)穩(wěn)定后即可從光譜儀的屏幕上看到分析結(jié)果,同時可儲存本次結(jié)果。
摘要：本研究基于光纖傳感技術(shù)和氣體光譜吸收檢測技術(shù),初步研究設(shè)計了氣態(tài)烴光纖傳感器,提出了裝置設(shè)計的總思路,建立了相應(yīng)的實現(xiàn)模塊。海洋化探烴類檢測的野外工作需要有相應(yīng)的航次配合,重復(fù)采集樣品幾率很小,對現(xiàn)場技術(shù)也就提出了更高要求…。
關(guān)鍵詞：光纖傳感技術(shù),通信科技,通信論文
1基于光纖傳感技術(shù)的氣體吸收檢測技術(shù)
光纖傳感器是一種把被測量的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y的光信號的裝置。其原理為:由光發(fā)送器發(fā)出的光經(jīng)源光纖引導(dǎo)至敏感元件。光的某一性質(zhì)受到被測量的調(diào)制,已調(diào)光經(jīng)接收光纖耦合到光接收器,使光信號變?yōu)殡娦盘?最后經(jīng)信號處理得到所期待的被測量。本文中使用的為傳光型光纖傳感器1。非對稱雙原子和多原子分子氣體(如CH4、H20、C2H,、NOz等)在紅外波段均有特征吸收峰,當激發(fā)光源覆蓋一個或多個氣體吸收線,光通過氣體時將發(fā)生衰減:部分光被氣體吸收,一部分光被氣體散射,其衰減符合比爾一朗伯定律¨】:c=爿其中三為傳感長度;a為摩爾吸收系數(shù)(與溶液濃度無關(guān)的一個常數(shù));Io、I為入射光強和出射光強。此時如果和己知,那么通過檢測J『和厶就可以測得氣體的濃度[~。基于以上理論,本研究對氣態(tài)烴光纖傳感器進行了技術(shù)路線的選擇和初步設(shè)計。
2氣態(tài)烴光纖傳感器的初步設(shè)計
本研究設(shè)計的氣態(tài)烴光纖傳感器與其配套裝置,可實現(xiàn)海洋烴類快速探測與現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理一體化,可實現(xiàn)對不同尺度、不同精度數(shù)據(jù)的綜合解釋和烴類異常的現(xiàn)場圈定。
2.1技術(shù)的總體思路
(1)采用氣烴類光纖傳感器對海水中進入氣室的氣體進行分析,測出樣品中各種烴的含量,并將測量的結(jié)果傳輸?shù)浇K端;(:)終端儀器對測出的數(shù)據(jù)進行分析,圈定異常,現(xiàn)場得到初步的評價結(jié)果。
通信論文：《數(shù)據(jù)通信》雜志主要內(nèi)容涉及下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體通信、無線通信、網(wǎng)絡(luò)與信息安全、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸、測試與維護。堅持為社會主義服務(wù)的方向，堅持以馬克思列寧主義、毛澤東思想和鄧小平理論為指導(dǎo)，貫徹“百花齊放、百家爭鳴”和“古為今用、洋為中用”的方針，堅持實事求是、理論與實際相結(jié)合的嚴謹學風，傳播先進的科學文化知識，弘揚民族優(yōu)秀科學文化，促進國際科學文化交流，探索防災(zāi)科技教育、教學及管理諸方面的規(guī)律，活躍教學與科研的學術(shù)風氣，為教學與科研服務(wù)。
2.2儀器的基本結(jié)構(gòu)
氣態(tài)烴光纖傳感器由光譜分析檢測腔(簡稱氣室),光纖耦合器,光纖光柵濾波器,光電轉(zhuǎn)換器和終端計算機等構(gòu)成。激光光源定時發(fā)出探測信號,經(jīng)過光纖傳到氣室,氣室中的烴類氣體由于其吸收譜和激光縱模對應(yīng)損耗大而被抑制1;光信號經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換器進入計算機進行光譜解析與記錄,探測烴類含量。實現(xiàn)模塊如圖1所示。由于終端數(shù)據(jù)分析儀器較為精密,且測量結(jié)果受環(huán)境影響大,我們將前端的測量氣室和終端數(shù)據(jù)分析儀器分離,中間用光纖進行連接。如圖2所示。
2.3優(yōu)點及創(chuàng)新性評價
目前,海洋油氣勘探主要的方法是將海上采集的樣品送實驗室進行分析,期間烴類等揮發(fā)物質(zhì)易發(fā)生逸散。這些干擾因素帶來得誤差很難定量預(yù)測或估算,因而降低了室內(nèi)測試數(shù)據(jù)結(jié)果的準確性、精度,相比而言,本裝置可方便的進行海上現(xiàn)場勘探工作,不需將樣品返回陸地,就大大的減小了由于運輸中的干擾帶來的誤差,采用新技術(shù)提高了精確度。可實現(xiàn)對不同層次,不同尺度、不同精度數(shù)據(jù)的綜合解釋和烴類異常的現(xiàn)場圈定,預(yù)測遠景區(qū)并篩選靶區(qū)。
3儀器調(diào)制實驗研究
3.1實驗概況
主要進行了以下工作:
(1)完成制作一個系統(tǒng)激光光源;
(2)模塊實現(xiàn)并進行試驗調(diào)制:成功裝配了一套簡單的光纖傳感氣體檢測系統(tǒng),完成了初步系統(tǒng)調(diào)試,并進行烴類氣體的吸收檢測試驗。
(3)對實驗中出現(xiàn)的情況進行分析解釋并對系統(tǒng)進行優(yōu)化改進。
3.2實驗內(nèi)容
具體實驗內(nèi)容如下(按時間進行):
(1)激光光源的制作其外形結(jié)構(gòu)如圖3中右側(cè)白色“盒子”所示,在試驗時我們采用的激光光源是單模(多模)的l3l0ilm光纖收發(fā)器(型號為HTB一1loo)L,如圖3中左下部分的集成電路(去掉外殼的內(nèi)部結(jié)構(gòu))。
(2)烴類氣體吸收檢測試驗本次實驗中,我們組建了一套簡單的烴類氣體吸收檢測系統(tǒng),整套系統(tǒng)由激光光源(單模<多模>的l310rim光纖收發(fā)器)、加工過的帶接頭光纖,光譜儀(PO加藤5330)、電源和樣品注入器等組成。實際儀器裝配如圖4所示。
(3)對烴類的感應(yīng)完成了調(diào)試光纖耦合度的調(diào)制工作后,用樣品注入器將甲烷氣體注入光纖接頭的注入口,在光譜儀終端顯示圖像如圖5(a)所示,對比未通入甲烷氣體時的終端顯示圖像,圖5(b),我們可以發(fā)現(xiàn)以下不同:
(1)譜線的峰值由-45.3降低~1J-48.1;
(2)在甲烷的特征譜線l330nm處吸收譜線有明顯的波動;產(chǎn)生這些結(jié)果的原因分析可見下面內(nèi)容。(如圖5)
(4)實驗結(jié)果成因分析
1)實驗開始時,由于光纖內(nèi)存在一定量的空氣,這些空氣吸收了部分譜線,因此峰值為負值;峰值的降低是因為充入的氣體對總的激光譜線都有一定的吸收,使得輸出的能量減小,終端顯示曲線峰值變小。
2)在1330nm處曲線有些波動,因為甲烷氣體的吸收特征譜線為l33Onto,也就是說甲烷在1330nm處的吸收強度最大,因此在1330nm處曲線有下降的波動。
3)圖中所示吸收的效果并不是很明顯,分析原因如下:a、整個儀器的密閉性不強,造成甲烷注入后迅速向外擴散,使得濃度變小;b、激光與甲烷氣體的接觸次數(shù)太少一一只有一次,吸收不夠充分;
4)由上面幾組圖像,將其時間、曲線和坐標進行對比發(fā)現(xiàn),存在著測量譜線的漂移(波峰由1313rim變?yōu)?315nm),分析原因為光譜儀因使用時間長,溫度升高,測量的精度發(fā)生變化,所以在儀器使用前需要對其進行初始化,輸出穩(wěn)定后再進行實驗。
4結(jié)論
通過本研究了解到光纖傳感技術(shù)具有傳光損耗小、抗電磁干擾能力強、靈敏度和線性度好、能在惡劣環(huán)境下進行非接觸式、非破壞性以及遠距離測量等特點,能很好地符合海上化探技術(shù)必須具備現(xiàn)場快速勘查的實時性、高精度、高靈敏度要求。在此基礎(chǔ)上,研究并初步設(shè)計了氣態(tài)烴光纖傳感器,并組建和一個簡單的光纖傳感氣體檢測系統(tǒng),并進行調(diào)制實驗。本研究將能實現(xiàn)對海水的烴類含量現(xiàn)場實時分析,不需取樣,提高了實效性。本研究完成了氣態(tài)烴光纖傳感器技術(shù)方案路線選擇和初步設(shè)計,是為后續(xù)的工作奠定基礎(chǔ)。此外,對后續(xù)工作提出以下建議:
(1)激光光源上,本研究使用的光源只有一個波段(1310rim),只能對甲烷氣體檢測有較好的反應(yīng),建議使用可調(diào)制的激光光源,可對應(yīng)各烴類的特征譜線,進行全面的檢測;
(2)分析實驗,建議使用專業(yè)氣室,并進出氣13采用特殊的分子薄膜(分子篩)進行保護;使用環(huán)形腔,增加氣體和激光的接觸次數(shù),以提高吸收量。
(3)本實驗中使用的光譜為紅外光譜,分析精度不能達到目標要求,建議后續(xù)工作中使用拉曼光譜(需麥克爾遜干涉調(diào)制),以提高精度。
