[發明專利]基于細芯光纖和標準單模光纖級聯的兩點海水溫度傳感器

在審

• 申請號: 201810091781.8
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108168729A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 王姍姍;劉天琪;王晶;廖毅鵬;王鑫
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 青島海昊知識產權事務所有限公司 37201
• 代理人: 曾慶國

本發明公開了一種基于細芯光纖和標準單模光纖級聯的兩點海水溫度傳感器，包括依次相連的第一單模光纖、第一細芯單模光纖和第二單模光纖，所述第一細芯單模光纖的前端與第一單模光纖的后端錯位地熔接在一起，所述第一細芯單模光纖的后端與第二單模光纖的前端無錯位地熔接在一起。所述第二單模光纖的后端依次無錯位熔接有第二細芯單模光纖和第三單模光纖。本發明能夠對準連續兩點海水溫度進行測量，且測量準確靈敏度高，可重復性好，在一定范圍內兩個測溫點距離可調。

技術領域

本發明屬于應變檢測技術領域，具體涉及一種基于細芯光纖和標準單模光纖級聯的準連續兩點海水溫度傳感器。

背景技術

海水的溫度通常是作為對海洋氣候冷熱性能響應的一個物理量，同時也是海水的一個重要特征。因此，海水的溫度變化研究在海洋科學的研究上占有十分重要的地位。研究海水溫度的變化，既是海洋學的一個重要研究內容，也對氣候變化、海洋科學、海洋漁業和水聲科學等學科的發展具有非常重要的意義。以往的研究多集中在大的空間尺度的過程，對海洋參數的空間分辨率要求不高。然而，隨著對海洋的深入調查，人們發現許多參數在很小的空間范圍內發生變化，這可能與大規模的海洋現象有著緊密的關聯，如小范圍內溫度的分布及其變化能夠反映海‐氣相互作用和湍流混合過程發生的熱量交換和物質循環。另外，內波中分層現象在層界面上的溫度鹽度也大不相同。因此，測量海水中兩個或多個準連續點的溫度將有可能揭示海氣相互作用中發生熱交換和物質循環的機制，為精細化海洋研究提供有價值的參考，而要實現準連續兩點測溫往往需要探測方法有小于厘米量級的空間分辨率和多點同步測量的能力。

目前，最常用的測量海水溫度的方法，主要有熱敏電阻，熱電偶傳感器測溫和衛星遙感測溫等方法。但這些測量方法都有一定的局限性：熱敏電阻傳感器測溫需要定期清洗以保證其測量的準確性；熱電偶測量精度只能達到參考接合點溫度的測量精度，一般在1℃至2℃內；衛星遙感測溫需要依靠衛星，對接收技術和硬軟件要求較大，且電磁波不能穿透海面，測量精度不高。

與上述典型的海水溫度檢測方法相比，光纖由于自身體積微小，整個器件尺寸也較小的優勢，更適合用于解決這個問題。全光纖傳感器測溫的原理為根據海水的折射率和海水溫度關系，結合光纖材料的熱光系數，應用經驗公式計算即可得到較為準確的海水溫度值，方便在線檢測，且對海水不造成任何二次污染，因此受到廣泛關注。目前報道的海水溫度全光纖傳感器主要有光纖光柵、錐形光纖和微光纖環形諧振腔等，這些傳感器均具有特殊的結構，需要復雜的制備過程，而且有的傳感器結構比較脆弱，且靈敏度也不是很高。最近報道的基于空心多模干涉傳感器具有較高的測量靈敏度，也可以應用于海水溫度的測量，但是其成本較高，傳感器制備工藝也較為復雜，因此限制了其使用。