[發明專利]用于鹽度測量的光纖探頭及使用該光纖探頭的測量裝置

有效

• 申請號: 201310749537.3
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN103743675A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 張斌;陶衛東;何如雙;沈祥;董建峰;潘雪豐;段天臣
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/17
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 周玨

技術領域

本發明涉及一種鹽度測量技術，尤其是一種用于鹽度測量的光纖探頭以及使用該光纖探頭的測量裝置。

背景技術

水體及食品中的鹽分作為度量成分指標的重要參數，近年來隨之出現了多種相關的技術測量手段。常用的技術手段包括電導率測鹽度、折射率測鹽度等，對應的也有便攜式電導率/鹽度/溫度測量儀和便攜式折射率/鹽度/溫度測量儀。目前，此類便攜式鹽度測量儀的測量對象單一，在測試水體鹽度的過程中，往往無法實現水溫及水的深度的同時測量，而需要加入其他的測量儀器進行補充測量，故而增加了測量流程和設備體量。

近年來，光纖光柵由于其穩定的物理性能、成熟的制作技術以及低廉的制作成本而逐漸廣泛地應用于工業技術領域等諸多領域，例如氣體監測、橋梁應力監測、折射率測量、化學成分測定等。目前應用較廣泛的光纖光柵主要有布拉格光纖光柵（Fiber?Bragg?Grating，FBG）和長周期光纖光柵（Long?Period?Grating，LPG）。布拉格光纖光柵能夠有效的監測溫度、應力、形變等物理量；長周期光纖光柵由于其纖芯的傳輸膜與包層膜能夠相互干涉，故能夠測量外界環境中的折射率和化學成分的變化，而液體中鹽度的變化恰會使其折射率值發生改變，故非常適用于水體中鹽度的測量。現有技術中也有基于布拉格光纖光柵的海水鹽度測量裝置，該海水鹽度測量裝置包括包層完好的布拉格光纖光柵FBG1和包層通過氫氟酸腐蝕的布拉格光纖光柵FBG2，FBG1對溫度敏感，且不受外界溶液折射率變化的影響，故用來測量溫度變化，FBG2則主要用來測量溶液折射率變化；通過對折射率和鹽度的標定，就可以利用測量溶液折射率的辦法來測量溶液鹽度。這種利用布拉格光纖光柵來測量鹽度的裝置，雖然傳感結構簡單，能實現長距離、分布式的測量，然而由于腐燭后的光纖機械性能大大降低，在測量時會影響測量結果的準確性；此外，氫氟酸是一種對人類和自然環境都有較大危害的化學品，這就必然提高了對操作的安全性要求，使得操作過程復雜化，不僅降低了生產效率，也增大了生產成本。

另外，常用的鹽度測量儀器一般都直接對待測水體進行檢測，這就無法避免水體中泥沙、灰塵、浮游微生物等的影響，導致檢測到鹽度數據與實際的海水或其它水體中的鹽度有偏差，故而如何有效的排除水體中其它環境因素的影響，就顯得非常重要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種用于鹽度測量的光纖探頭以及使用該光纖探頭的測量裝置，該測量裝置能夠實時、準確并大范圍地檢測水體或者溶液的鹽度和溫度。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為一種用于鹽度測量的光纖探頭，包括光纖探針，所述的光纖探針由第一光纖、長周期光纖光柵、第二光纖、布拉格光纖光柵和第三光纖組成，所述的第一光纖的一端鍍設有金屬反射膜形成鍍金屬反射膜端頭，所述的第一光纖的另一端、載有所述的長周期光纖光柵的光纖、所述的第二光纖、載有所述的布拉格光纖光柵的光纖和所述的第三光纖依次連接。

該光纖探頭還包括一個能夠進入水體并能夠濾除水體中的水生物及其它固體顆粒雜質的封裝套管，所述的光纖探針懸置在所述的封裝套管內，所述的封裝套管包括一端開口的透明管體、帶中心孔的密封蓋、第一隔離柵網，所述的透明管體的側壁上設置有若干個入水孔，所述的密封蓋與所述的透明管體的開口端密封連接，所述的第一隔離柵網包覆于所述的透明管體外并緊密覆蓋住全部入水孔，所述的第三光纖穿過所述的密封蓋的中心孔并與所述的密封蓋密封連接，所述的第一光纖、載有所述的長周期光纖光柵的光纖、所述的第二光纖、載有所述的布拉格光纖光柵的光纖和部分所述的第三光纖位于所述的透明管體內，且所述的鍍金屬反射膜端頭與所述的透明管體的密封端的內壁不相接觸。設置配套的封裝套管，通過第一隔離柵網能夠有效過濾水體中的浮游生物、藻類以及砂礫類固體顆粒物質，并且能夠避免水生物對光纖探針的直接撞擊，同時保護自然水體及水生物免受斷裂光纖的影響，從而進一步提高檢測精度。

所述的光纖探針的整體長度為5-10cm，所述的第一光纖的長度不超過5cm，所述的第二光纖的長度不超過5cm。

所述的入水孔的孔徑為0.5cm-1.0cm，所述的第一隔離柵網為網孔數大于200目的不銹鋼柵網。

所述的透明管體為透明塑料管或者透明玻璃管。