[0016] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0017] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”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发明和简化描述，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发明的限制。
[0018] 在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0019] 实施例：如图1所示，本发明提供一种光纤氢气传感器解调装置，包括宽谱光源101、电光调制器105和计算机202，宽谱光源101输出端连接光电耦合器102，光电耦合器102的一个输出端的光纤面上镀制一段钯膜103，钯膜103表面设置有反射镜104，光电耦合器
102的输出端口和反射膜104构成一个迈克尔逊干涉仪，迈克尔逊干涉仪的输出端连接电光调制器105，电光调制器105输出的调制信号经过色散光纤106后入射到高速光电探测器107上，高速光电探测器107 将光信号转换成微波信号并通过低噪放108放大，低噪放108输出端连接微波功分器109，微波功分器109将一部分微波信号注入到电光调制器105中，同时将另一部分微波信号输入频谱仪 201，频谱仪201末端连接计算机202。
[0020] 具体的，本发明一种光纤氢气传感器解调装置，电光调制器105、色散光纤106、高速光电探测器107、低噪放108和微波功分器109组成光电振荡器环路，且光电振荡器环路输入端与迈克尔逊干涉仪的输出端相连接，能够将迈克尔逊干涉仪输出端产生的干涉梳状谱注入光电振荡器环路中，并通过光电振荡器环路产生微波信号，电光调制器105内部设置有线性调制设备，线性调制设备表面设置有纵向和横向接口，接口均位于铝外壳中，由于电光效应可分为线性电光效应(泡克耳斯效应)和二次电光效应(克尔效应)，而线性电光效应比二次电光效应的作用效果明显，因此采用线性调制效果更好，宽谱光源101可采用高斯型或矩形光源作为发射光源，使得光源发射装置的选择性更高。
[0021] 具体的，本发明一种光纤氢气传感器解调装置，具体测量原理如下：本测量方法的原理是通过不同氢气浓度下的钯膜103折射率的变化来改变迈克尔逊干涉仪的光程差，从而改变光电振荡器输出的微波信号的中心频率，根据微波信号中心频率的变化量来得到待测氢气的浓度，干涉仪一臂上镀制的钯膜103在不同浓度的氢气状态下，钯膜103将吸收氢气并使钯膜103的折射率发生变化，从而使得干涉仪两臂光程差发生变化，通过改变氢气浓度，并记录不同氢气浓度下光电振荡器输出的微波信号的中心频率就可以得到待测氢气浓度，宽谱光源101经过迈克尔逊干涉仪后，将发生干涉，干涉条纹的输出在频域上可表示为：
[0022]
[0023] 其中A为干涉仪输出干涉条纹的可见度，Δω为不同干涉仪光程差nΔL时输出干涉条纹的频率间隔，为干涉仪的相位漂移，ω0为激光器的中心圆频率；Δω可表示为：
[0024] Δω＝2πc/nΔL (2)
[0025] 其中c为光速，n为光纤折射率，ΔL为干涉仪两臂光程差；则该干涉仪的自由光谱范围可表示为：
[0026]
[0027] 干涉的输出光是与波长相关，其电场可表征为：
[0028] E(t)＝∫E(ω)ejωtdω (4)
[0029] 则光源的光功率谱密度可表示为：
[0030] T(ω)＝|E(ω)|2 (5)
[0031] 干涉仪输出的干涉条纹经过电光调制器后，光谱的每个频率分量E(ω)都被调制，并且由光电振荡器环路产生一频率为ξ的微波信号，电光调制器输出的光场可表示为：
[0032] E(ω)＝ejωt(1+ejξt+e-jξt) (6)
[0033] 光电振荡器中使用色散光纤作为延迟线，该延迟线的电场传递函数可表示为：
[0034] H(ω)＝|H(ω)|e-jφ(ω) (7)
[0035] φ(ω)为色散光纤延迟引入的相位，根据泰勒级数展开，该相位可表示为：
[0036]
[0037] 式中，τ(ω0)为中心频率为ω0时的群时延，β为光纤的色散，其单位为ps2/km，β可表示为：
[0038]
[0039] 式中D为光纤的色散系数，λ为光源波长；
[0040] 根据式(5)——(9)可得光电振荡器响应函数为：
[0041]
[0042] 其中
[0043] 由此可知，光电振荡器输出的微波信号的中心频率可表示为：
[0044]
[0045] 由上式可知，改变待测氢气的浓度从而改变干涉仪两臂光程差值nΔL，测试系统输出的微波信号的频率将会改变，根据微波信号的中心频率的变化量就可以得到待测氢气的浓度。本发明中的迈克尔逊干涉仪也可以采用马赫曾德或法布里-珀罗干涉仪，也都是在干涉仪的一臂中镀制钯膜，根据不同氢气浓度下干涉仪光程差的不同来实现光电振荡器输出微波频率的改变，从而实现氢气浓度的测量。
[0046] 本光纤氢气传感系统中的氢气传感探头就是一个镀制了钯膜103的迈克尔逊干涉仪，因此本传感系统的关键是要确定好式(11)中的各项参数，使得光电振荡器输出的微波信号的频率在常用频谱仪测量频段范围内(不失为一般性，一般频谱仪的频率带宽为几十KHz——26.5GHz )。由于钯膜的折射率是确定的，当光电振荡器中的色散光纤的长度和色散值确定好后，就只需要根据式(11)确定迈克尔逊干涉仪两臂光程差就可完成传感探头的设计。
[0047] 本光纤氢气传感解调系统的工作流程如下所示：
[0048] 1、该光纤氢气传感系统使用前进行一次氢气浓度的标定，测量每个氢气浓度点下光电振荡器输出微波信号的中心频率，并将氢气浓度和对应的微波信号中心频率作为一个基准数据固化到计算机程序中。
[0049] 2、上电后，调制器驱动板通过程序自动控制强度型光调制器工作在线性工作点。调制器工作点确定后，记录没有氢气时，解调系统记录光电振荡器输出的微波信号的中心频率。
[0050] 3、将整个迈克尔逊干涉仪的两臂放置在待测点，再次记录光电振荡器输出的微波信号的中心频率。根据第2和第3步中的微波信号中心频率的变化量就可以得到待测氢气浓度的大小。
[0051] 最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。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。
