[发明专利]光纤光栅海水温度深度检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及光纤光栅传感、海洋环境监测领域，尤其涉及一种光纤光栅海水温度深度检测系统。

背景技术

传统的海水温度、深度检测，特别是剖面检测系统，以船载投放式CTD剖面测量、抛弃式CTD及组合式温盐传感器链测量方式为主。船载投放式需要调查船开到指定地点，由船用绞车将CTD传感器匀速吊放水中，完成剖面测量，该方式需要调查船，成本很高，数据量有限，而且传感器水密是其难点；抛弃式CTD成本很高，风险较大；组合式温盐传感器链利用CTD传感器沿主电缆间隔设置并在底部配置数据记录仪，实现不同深度剖面检测及检测数据的记录，该方式主电缆与悬挂的多组CTD通过专用模具成型的分支水密电缆接口连接，成本较高，而且传感器检测信号都为电信号，这为水下耐压、水密处理造成了困难。更重要的是，由于海洋测量设备工作环境恶劣，水下光纤传感器链受损率很高，传统CTD检测设备成本几乎全在CTD传感器上，要想增加水下测量层数，就必须增加CTD传感器数量，系统成本会倍数增加，每台CTD传感器价格在数万左右，若遭损坏，损失惨重。

光纤光栅是光纤纤芯折射率受到永久的周期性微扰而形成的一种光纤无源器件，它能将入射光中某一特定波长的光部分或全部反射。反射光中心波长和应变、温度、压力物理量成线性关系，根据这些特性，可将光纤光栅制作成应变、温度、压力、加速度等多种传感器。由于光纤光栅传感器具有体积小、不受电磁干扰、易组成传感器网等优点，已经在工农业、军事等多领域大量应用。

发明内容

本发明目的是提出一种光纤光栅海水温度深度检测系统，以弥补现有的利用船载投放式CTD剖面测量、抛弃式测量及组合式温盐链测量系统的不足。

一种光纤光栅海水温度深度检测系统，其特征在于该系统包括由传输光缆连接的位于水面上的数据处理装置和位于水下的光纤传感器链；所述的数据处理装置包括与光源相连的光纤耦合器，以及与该光纤耦合器相连的波长检测模块，且该波长检测模块与数据处理模块连接；所述的光纤传感器链是两个以上结构相同的温度深度传感探头通过传输光缆及光纤连接器上下串联而成，且最顶端的一个温度深度传感探头通过光纤连接器和传输光缆与数据处理装置中的光纤耦合器连接。

上述温度深度传感探头包括位于上、下端盖之间的底部连接有预压力调整管的导压柱体；该导压柱体设有纵向的通孔且侧面开有通向位于预压力调整管内的弹性压力管的导压孔；所述的预压力调整管内下部设有调整盖且位于呈桶状结构体的下端盖的内腔；并且传输光缆自上而下依次穿过上端盖、导压柱体、调整盖和下端盖，且在上述通孔内设有温度光纤光栅，在弹性压力管与调整盖之间设有深度光纤光栅。

为了使温度深度传感探头穿过传输光缆时仍保持良好的密封效果，上述上端盖、调整盖和下端盖穿过传输光缆的位置填充有用于密封的橡胶柱。

上述弹性压力管是下端封闭的管状结构体且固接在导压柱体下端面上。

上述调整盖可在预压力调整管内上下移动。

考虑到海洋环境监测时测量层数与不同深度剖面检测的实际需要，上述光纤传感器链通常包括4～8个温度深度传感探头，且各温度深度传感探头之间的距离在2～10米范围内。

上述温度深度传感探头内的温度光纤光栅是两端胶粘固定、中间弯曲且不受力的弧状结构。

上述温度深度传感探头内的温度光纤光栅和深度光纤光栅均为布喇格光纤光栅。

上述光纤耦合器和温度深度传感探头之间的传输光缆是铠装光缆。

上述温度深度传感探头之间的传输光缆是铠装光缆。

利用本发明进行海水温度深度检测的过程如下：由光源发出的宽带光经光纤耦合器进入传输光缆中，经该光缆传输到一系列封装有光纤光栅的温度深度传感探头中，光纤光栅会反射回特定波长的光信号，这些光信号包含传感器所处环境的压力、温度信息。反射回来的光信号经过传输光缆进入光纤耦合器的另一个通道臂，然后经波长检测模块解调出波长的变化量，并由内含相关软件的数据处理模块计算出压力、温度值。