光纤气体传感器的应用研究(2)
光纤传感技术凭借光纤以及光源的优点，比其它传感技术更有竞争力。光纤传感技术的继续研究和发展有着广阔的前景和巨大的市场，并且具有重大的社会价值。
光纤传感技术在其发展的过程中，产生许多延伸技术。其中光纤气体传感器是重要的一个方面。
1. 光纤气体传感器的简介
1.1 光纤气体传感器
光纤气体传感技术是从光纤传感技术中延伸出来的科研方向。光纤气体传感器是以光为信号载体进行待测信号检测。它具有检测精度高、可远距离操控、方便快捷的特点。
因此光纤气体传感器拥有巨大的市场空间以及宽阔的应用范围。光纤气体传感技术产业作为为一项新兴的技术产业，必定会取得长足的发展，拥有美好的未来。
1.2 光纤气体传感器的分类
光纤气体传感器测量气体浓度，通过与气体物理或化学性质相关的光学现象或反应，光纤技术在气体浓度检测方面应用很多，在气体浓度检测方面的光纤气体装置种类各异，以下是几种常见的的光纤气体传感器：
(1)红外光谱吸收型光纤气体传感器，大部分气体都有自己固定的吸收光谱，气体对于波长各异的光，只有当它遇到和自己吸收光谱相近的光源的波长，气体才会吸收光能，通过测量气体吸收光能产生的光强，就可相应得到气体的浓度，C2H2、H2S、CO2、NH3、CH4等常见气体都有泛频吸收光谱[2]。
(2)渐逝场型光纤气体传感器，由于光纤接口周围有渐逝场，渐逝场会被气体吸收峰减弱，通过这样可以来测量气体浓度。光在光纤中产生全反射，这时渐逝场会在包层中产生，其振幅与它与包层的距离反向指数衰减。它是光谱吸收型光纤气体传感器一种特殊情况。
(3)染料指示剂型光纤传感器，由于某些气体会与特殊溶液发生化学发应，将燃料中混入特殊溶液，发生化学反后，染料的光学性质发生变化。可以通过这检测，获得气体的浓度信息。其所需空间小，操作简单，但检测气体的精准度不高，因此用这种传感器作为气体检测的凭证是不科学的。
(4)光纤荧光气体传感器，由于气体与荧光物质相互作用产生荧光，可以根据检测荧光的辐射强度不同，进而检测不同待测气体浓度。但其弊端是由于荧光辐射的强度不是很强，携带检测信号不明显。因此，为达到目的会使系统更复杂，在实践中是需要考虑的。
(5)折射率光程变化型光纤气体传感器，原理是一些材料在接触不同的气体时，其物理特性参数（如折射率）会发生变化，把它放在光纤最外层，由于折射率变化会引起的光纤波导参数（如效折射率、双折射和损耗）的变化，测量参数进而得到气体浓度。
上面是把光纤气体传感器进行简单的分类，但现实应用中是通过几种类型简单的光纤气体传感器组合形成某种具体的气体传感器。其中，红外光谱吸收型光纤气体传感器相较于别的光纤气体传感器，优势明显，使其成为光纤气体传感技术中最有发展前景的一种，研究意义重大。
1.3 光纤气体传感器的研究意义和未来前景
在工业生产的的某些方面，对于某些气体浓度的控制要求特别高。所以，对于这些气体浓度的监测更为重要。快捷、高效、灵敏的气体浓度检测方法受到市场的欢迎。传统的气体传感器在自动化生产中，由于工艺复杂，再加上环境因素的干扰，使其测量结果和精度都不准确，并且造价很高。相较于传统的气体传感器，光纤气体传感器凭借自身的优点，快速占据研发市场，并得到广泛的应用和快速的发展。
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