[发明专利]一种实时监测流水温度和折射率的装置

权利要求书

1.一种实时监测流水温度和折射率的装置，其特征在于包括水槽、水泵、光纤光栅传感器、ASE光源和光纤光谱仪，所述的光纤光栅传感器由双层保护套管及刻有对温度和折射率敏感的级联光纤光栅的单模光纤组成，所述的双层保护套管的上部设置有进水管和出水管，所述的单模光纤同轴贯穿设置于所述的双层保护套管上，所述的单模光纤位于所述的双层保护套管内的部分完全密封于所述的双层保护套管内，且要求从所述的进水管进入的流水流经所述的级联光纤光栅后从所述的出水管流出，所述的水槽与所述的水泵的进水端连接，所述的水泵的出水端与所述的进水管连接，所述的出水管与所述的水槽连接，所述的ASE光源的输出端与所述的单模光纤外露于所述的双层保护套管的顶部外的上端连接，所述的单模光纤外露于所述的双层保护套管的底部外的下端与所述的光纤光谱仪的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种实时监测流水温度和折射率的装置，其特征在于所述的双层保护套管包括同轴设置的两端封闭的外保护管和两端封闭的内保护管，所述的外保护管的上部设置有外管进水口和外管出水口，所述的进水管连接于所述的外管进水口上，所述的内保护管的下部且靠近所述的内保护管的底部沿周向设置有多个内管进水口，所述的内管进水口连通所述的外保护管的内腔与所述的内保护管的内腔，所述的内保护管的上部设置有内管出水口，所述的出水管连接于所述的内管出水口与所述的外管出水口上，所述的单模光纤同轴穿过所述的外保护管的顶部、所述的内保护管的顶部、所述的内保护管的底部、所述的外保护管的底部，且使所述的单模光纤的上端外露于所述的外保护管的顶部外，所述的单模光纤的下端外露于所述的外保护管的底部外。

3.根据权利要求2所述的一种实时监测流水温度和折射率的装置，其特征在于所述的外保护管的顶部设置有用于排出位于所述的外保护管内的流水中所含有的气泡的出气管。

4.根据权利要求2或3所述的一种实时监测流水温度和折射率的装置，其特征在于所述的内管进水口上覆盖有用于阻止杂质进入所述的内保护管的金属筛网。

5.根据权利要求4所述的一种实时监测流水温度和折射率的装置，其特征在于所述的单模光纤包括已剥除涂覆层的测量部分及位于所述的测量部分的一端且未剥除涂覆层的上连接部分和位于所述的测量部分的另一端且未剥除涂覆层的下连接部分，所述的测量部分上光刻有一个仅对温度敏感的布拉格光纤光栅和一个对折射率敏感的M-Z干涉仪，所述的布拉格光纤光栅和所述的M-Z干涉仪构成所述的级联光纤光栅，所述的测量部分上光刻有所述的布拉格光纤光栅和所述的M-Z干涉仪的部分裸光纤限制于所述的内管进水口与所述的内管出水口之间，所述的测量部分的两端分别套设有用于保护所述的测量部分的端头的热缩套管，其中一个所述的热缩套管穿过所述的双层保护套管的顶部并与其密封连接，另一个所述的热缩套管穿过所述的双层保护套管的底部并与其密封连接，使所述的测量部分完全密封于所述的双层保护套管内，所述的上连接部分的自由端构成所述的单模光纤的上端，所述的下连接部分的自由端构成所述的单模光纤的下端。

6.根据权利要求5所述的一种实时监测流水温度和折射率的装置，其特征在于所述的M-Z干涉仪由一对相同的长周期光纤光栅构成，所述的布拉格光纤光栅位于两个所述的长周期光纤光栅之间。

7.根据权利要求6所述的一种实时监测流水温度和折射率的装置，其特征在于所述的布拉格光纤光栅的栅区的长度为1cm，所述的长周期光纤光栅的栅区的长度为1.7cm，两个所述的长周期光纤光栅相对一端之间的距离为3.5～4.5cm，所述的布拉格光纤光栅与其中一个所述的长周期光纤光栅相对一端之间的距离为1.5cm。

8.根据权利要求7所述的一种实时监测流水温度和折射率的装置，其特征在于所述的水槽通过输水管与所述的水泵的进水端连接，所述的输水管伸入所述的水槽内的一端上连接有用于防止不溶解的大颗粒杂质进入所述的光纤光栅传感器中的过滤嘴。

9.根据权利要求8所述的一种实时监测流水温度和折射率的装置，其特征在于所述的水泵连接有用于控制水泵工作的控制模块，所述的控制模块包括直流电源、用于控制所述的水泵的转速的电位器、水泵开关，所述的直流电源、所述的电位器、所述的水泵开关和所述的水泵的电动机依次电连接构成闭合回路。