[发明专利]一种同时测量海水盐度和温度的双SPR效应光纤传感器及其方法

说明书

一种同时测量海水盐度和温度的双SPR效应光纤传感器及其方法，属于光纤传感技术领域。该双SPR效应光纤传感器由空芯光纤构成，其中，空芯光纤内壁镀有银膜，银膜外的空芯光纤内部填充有温度敏感材料，空芯光纤外部镀有金膜。本发明继承了传统光纤传感器所具有的本质安全、抗电磁干扰、耐高温高压、耐腐蚀等优点；不仅具有光纤传感器优势，还利用了利用空芯光纤的结构优势，内壁和外壁同时激发SPR，实现双SPR效应进而实现双参数的同时测量。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，涉及一种同时测量海水盐度和温度的双SPR效应光纤传感器及其方法。

背景技术

海洋生态系统是地球上最大的生态系统，海洋系统的稳定不仅对海洋生物的生存具有重要意义，还对整个生物圈的平衡发挥重要作用，海水的盐度和温度作为海水状态方程的最基本参数，是观测海洋特征的重要指标[Nguyen L V,Vasiliev M,Alameh K.Three-wave fiber Fabry–Pérot interferometer for simultaneous measurement oftemperature and water salinity of seawater[J].IEEE Photonics TechnologyLetters,2011,23(7):450-452.]。近些年来许多传感器在实现海水盐度和温度的同时测量上已经有所突破，可以实现对海水盐度和温度的测量，但是这些传感器多为电学或者化学传感器，难以长时间在海水的腐蚀条件下工作，而且电学传感器还会受到电磁干扰的影响[Black M J,Alhusseini M,Noui-Mehidi M N.High salinity permittivity models forwater cut sensing[J].IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement,2013,62(10):2805-2811.]。

近些年来光纤技术飞速发展，为新型传感器的制备提供了新的方向。光纤传感器是一种依托于光纤传感技术的新型传感器，光纤传感器利用光信号进行信息传输，不仅传输效率高，而且可以做到真正免疫电磁干扰。况且光纤传感器体积小，灵敏度高，在多参数同时测量上有着巨大的应用潜力[R.Domínguez-Cruz,D.A.May-Arrioja,R.Martínez-Manuel,D.Lopez-Cortes.Temperature sensor based on an asymmetric two-holefiber using a Sagnac interferometer.Journal of Sensors,2018：7595106.]。

通常，海水的盐度主要由海水的折射率决定，这就为光纤传感器来实现海水盐度的测量提供了可能，光纤传感器对于折射率变化非常敏感，通常可以实现精确测量。因此，对于海水盐度和温度的测量可以转化为对海水折射率和温度的测量。