本发明属于光纤气体传感，涉及一种准分布式光纤光声气体传感系统及方法。
背景技术：
1、光纤光声气体传感技术具有抗电磁干扰、灵敏度高和可远距离探测的优点。可用于高电压电气设备中特征分解产物检测、煤矿生产瓦斯突出监测、易燃易爆气体管线泄漏监测等。
2、光纤光声气体传感器通常采用单点式结构设计，无法进行分布式气体传感。文献multiple reflections enhanced fiber-optic photoacoustic sensor for gas micro-leakage. optics express, 2021, 29(2): 2142-2152报道了一种用于泄漏气体检测的微型光纤光声气体传感器，采用两根光纤分别传输用于产生光声信号的调制激光和用于探测光声信号的单频激光，调制激光入射到微型光声气室中激发待测气体产生光声压力波，导致悬臂梁发生振动，利用光纤法布里-珀罗干涉仪探测悬臂梁的微小动态位移。该系统可以实现较高的气体检测灵敏度，但需要采用两根光纤，并且只能对单点泄漏气体进行探测。实际应用中通常需要对多个目标位置的气体进行检测，有利于简化系统结构并降低单点平均测量成本。因此，设计一种能够对多点进行同时监测的准分布式光纤光声气体传感系统具有重要的应用价值。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种准分布式光纤光声气体传感系统，旨在解决光纤光声气体传感器的多点同时监测难题，提高气体检测系统的抗电磁干扰能力并降低单点平均测量成本，为光纤光声气体传感技术的应用拓展更大的空间。
2、本发明的另一目的在于提供用一种准分布式光纤光声气体传感方法，采用上述准分布式光纤光声气体传感系统，解决光纤光声气体传感器的多点同时监测难题。
3、本发明的技术方案在于：一种准分布式光纤光声气体传感系统，包括：
4、一个信号处理电路板，信号处理电路板发出正弦信号，控制光声激发光源的驱动电流，实现激光波长的调制；同时对宽带可调谐激光器进行波长扫描控制；
5、一个光声激发光源；光声激发光源产生的调制光经过波分复用器的反射端和公共端入射到光纤传感线圈阵列中；
6、一个宽带可调谐激光器；宽带可调谐激光器产生的波长扫描激光经过耦合器和波分复用器入射到光纤传感线圈阵列中；
7、一个接收从光纤传感线圈阵列反射的光声信号光的光电探测器，从光纤传感线圈阵列反射的光声信号光先后经过波分复用器和耦合器入射到光电探测器；光电探测器用来检测光声信号光的干涉光谱，通过光电转换，得到转换成电压信号的光声信号；
8、信号处理电路板采集光电探测器转换的电压信号后对光声信号进行处理。
9、光电探测器输出的是电压信号，电压信号实际就是干涉光谱信号，通过对干涉光谱信号处理得到光声信号。
10、本发明所述的光声激发光源是窄线宽可调谐激光器，线宽小于10pm。
11、本发明所述的波分复用器的透射端的波长范围为1520-1565nm，反射端的波长范围为1600-1680nm。
12、本发明所述的光纤传感线圈阵列由多个光纤传感线圈组成。光纤传感线圈由光纤光栅和柔性空芯波导构成，光纤光栅穿过柔性空芯波导后弯曲成一个光纤传感线圈。光纤光栅的反射波长范围为1520-1565nm，且不同光纤传感线圈的波长间隔超过2nm。柔性空芯波导的内壁镀金，内径小于2mm，长度等于光纤传感线圈的周长。
13、本发明所述的宽带可调谐激光器是宽带可调谐半导体激光光源，波长扫描范围为1520-1565nm，波长扫描速度超过1khz。
14、本发明所述的耦合器的耦合比为50:50。
15、一种准分布式光纤光声气体传感方法，光声激发光通过弯曲的光纤传感线圈的包层泄漏进入柔性空芯波导激发气体产生光声压力波，引起植入在柔性空芯波导中的光纤光栅产生振动，将光纤传感线圈串联布置，实现对多点气体的准分布式探测；具体步骤如下：
16、首先，信号处理电路板产生正弦信号对光声激发光源进行控制，控制光声激发光源的驱动电流，实现激光波长的调制，光声激发光源产生的光声激发光经过波分复用器的反射端和公共端入射到光纤传感线圈阵列中；光声激发光经过弯曲的光纤传感线圈时，一小部分光通过光纤包层泄漏出来进入柔性空芯波导中，并在柔性空芯波导的镀金内部产生多次反射，激发待测气体产生光声压力波使光纤光栅产生振动。
17、随后，信号处理电路板产生锯齿波信号对宽带可调谐激光器进行高速波长扫描控制，宽带可调谐激光器产生的波长扫描激光经过耦合器和波分复用器入射到光纤传感线圈阵列中；不同光纤传感线圈中光纤光栅的反射光先后经过波分复用器和耦合器入射到光电探测器。
18、最后，信号处理电路板采集光电探测器转换的电压信号，对多个光纤光栅信号进行同步处理，利用高通滤波提取出不同位置的光声信号。
19、本发明的有益效果：将植入光纤光栅的柔性空芯波导弯曲成一个光纤传感线圈，利用光纤泄漏光和传导光分别作为光声激发光和探测光，使光声激发光和探测光在单根光纤中同时传输。将光纤传感线圈串联布置，不同波长的光纤光栅信号光反映不同位置产生的光声信号，利用波分复用技术实现对多点气体的准分布式探测。本发明通过对光源和光声解调部分进行共享复用，大幅度简化了系统结构并降低了单点气体的平均测量成本。系统中的激发光和探测光均由光纤传输，传感探头不包含电学元件，具备抗电磁干扰和远距离多点感测能力。本发明为多点气体传感提供了一种极具竞争力的技术方案。
1.一种准分布式光纤光声气体传感系统，其特征在于包括：
2.根据权利要求1所述的准分布式光纤光声气体传感系统，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的准分布式光纤光声气体传感系统，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的准分布式光纤光声气体传感系统，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的准分布式光纤光声气体传感系统，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的准分布式光纤光声气体传感系统，其特征在于：
7.一种准分布式光纤光声气体传感方法，其特征在于：信号处理电路板（1）产生正弦信号对光声激发光源（2）进行控制，控制光声激发光源（2）的驱动电流，实现激光波长的调制，光声激发光源（2）产生的光声激发光经过波分复用器（3）的反射端和公共端入射到光纤传感线圈阵列（4）中；光声激发光经过弯曲的光纤传感线圈时，一小部分光通过光纤包层泄漏出来进入柔性空芯波导中，并在柔性空芯波导的镀金内部产生多次反射，激发待测气体产生光声压力波使光纤光栅产生振动；
