与其他的气体传感技术相比, 基于气体吸收谱测量的吸收型传感技术具有相当高的测量灵敏度,极高的气体鉴别能力, 快速的响应能力, 对温度、湿度等干扰的强抵抗力, 简单可靠的气体传感探头(气体吸收盒)以及易于形成网络等优点。因而是目前最有前途的一种气体传感技术。
在近红外波段, 气体吸收的微弱信号检测是吸收型光纤气体传感的关键技术。
最早从1979 年起, 光谱吸收型光纤传感技术采用LED 光源, 对NO2CH4 等进行检测一些可燃易爆的有机分子气体如C3H8 ,C2H4 ,C2H2 ,C2H6 和C4H10的光纤远程测量也见诸于报道。分布反馈式(DFB)激光器的出现, 使光纤气体传感精度有了巨大提高, 室温下甲烷气体最小可探测灵敏度可达20ppm(10cm 的气体传感盒)。而且DFB 激光器可检测的气体种类也越来越多, 如CH4(1 .65μm), CO2 (1 .573μm), CO (1 .567μm),NH3 (1 .544μm), H2S (1 .578μm), O2 (761nm)等。
尽管光纤气体传感技术已有数年的研究, 但始终难以实用化。气体传感波段的DFB 激光器成本居高不下, 单个激光器就要上万美元, 对于单点光纤气体传感系统, 如此高的成本将限制它与电类传感器的竞争。人们开始研究利用光纤巨大的带宽和易于成网的特性进行多点光纤气体传感, 使多个光纤气体传感探头共用同一个激光光源或者同一套信号处理设备, 大大降低成本。
1998 年, 英国S trathclyde 大学的G Stew art 报道了一套利用空分复用方式工作的多点光纤气体传感系统。实验结果显示在复用数量不多的情况下,它的精度与单点系统相当。1999 年, 香港理工大学靳伟博士领导的研究小组对TDM 技术用于光纤气体传感进行分析, 给出了一个理论模型, 对复用数量和灵敏度作出了理论预测, 实现了一套TDM 复用的多点光纤传感系统, 实验结果与理论预测相符合。之后, 与清华大学合作, 实现了一套FMCW 复用的多点光纤乙炔气体传感系统。2000 年, Miha Zavrsnik报道了基于相干复用的串联的光纤气体传感复用系统。这可以说是目前多点光纤气体传感网络的最简单结构。但是由于串联系统本身固有结构的限制, 这个系统的各传感单元间串扰复杂, 测量数目以及测量灵敏度都不是特别高。
由此看来, 光纤气体传感技术的发展是从利用宽带光源到利用窄带可调谐光源, 从单点测量到多点同时监测, 测量灵敏度也是逐步提高, 单点测量成本越来越低, 离实用化仅一步之遥。
