[發明專利]光纖光柵海流探測傳感器及海流探測系統

在審

• 申請號: 201810749093.6
• 申請日: 2018-07-10
• 公開（公告）號: CN108693379A
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 衣文索;衣文凱;張學文;廖志華
• 申請（專利權）人: 湖北文索光電科技有限公司;衣文索
• 主分類號: G01P5/26
• 分類號: G01P5/26;G01P13/02
• 代理公司: 武漢智盛唯佳知識產權代理事務所(普通合伙) 42236
• 代理人: 李曉貝;李佳怡

本發明公開了一種光纖光柵海流探測傳感器及海流探測系統，涉及海流測量技術領域，其包括兩傳感光纖、第一連接光纖、水平設置的整流板和壓力感應筒；壓力感應筒的兩端開口處分別連接有喇叭狀的匯流口，壓力感應筒外設置有殼體，該殼體與兩匯流口密封連接；整流板沿軸向設置在壓力感應筒內；兩傳感光纖分別環繞設置在壓力感應筒的兩端，且兩傳感光纖上都串聯有若干光纖光柵傳感器，各光纖光柵傳感器都密貼于壓力感應筒的外壁；第一連接光纖的一端穿入殼體，通過單模光纖分別與兩傳感光纖的輸入端和輸出端連接。

技術領域

本發明涉及海流測量技術領域，具體來講是一種光纖光柵海流探測傳感器及海流探測系統。

背景技術

海流測量包括流速大小和流向測量。目前常見的測量方法有浮標漂流物測流法、定點測流法和走航式測流法三種。浮標漂流物測流法是指浮標隨海流一起運動，記錄下浮標的位置和時間，來計算海流流速。在早期是利用船只和等設備對船進行定位，來測定浮標的位置，后來用雷達與航空攝影等方法，提高了浮標位置定位精度定點測流法是將海流測量儀器安裝在固定的船只、浮標或者海洋平臺上，從而對海洋中某一位置的海流進行測量。但是，安裝載體隨海風浪的運動可能對測量結果產生影響。走航式測流法是指安裝測量儀器的載體可以在航行的同時測量海流，節省時間。這種測流方法主要利用聲學多普勒海流剖面儀，與艏艉線安裝夾角的準確度要求很高，一般在以內，所以一般要對船體的縱橫搖擺進行角度補償。

測量海流最方便可靠的是各種不同類型的海流計，海流計是海洋流速觀測中最常用的儀器。海流計根據其工作原理可分為機械式海流計、電磁式海流計、聲學多普勒海流剖面儀、熱絲式海流計和粒子圖像測速儀等。

機械式海流計主要是利用海流帶動機械轉子旋轉來測量流速的。按照測量結果的輸出的不同形式主要有直讀式海流計、厄克曼海流計、照相型海流計、印刷型海流計和磁錄式海流計等。其基本原理都是利用水流帶動轉子旋轉，通過測量轉子的速度來獲得水流的速度。水流方向一般由尾舵或者磁性元件測量。

多普勒海流計即聲學多普勒流速剖面儀是二十世紀八十年代初發展起來的一種新型海流計。它是基于多普勒效應測量流速。聲學多普勒海流計用聲波換能器作為傳感器，換能器發出聲波，通過水體中不均勻分布的粒子物質反散射，再由換能器接受反射聲波，計算多普勒頻移而換算出流速。

熱絲式海流計是利用放置在海水中加熱的金屬絲來測量流速，將金屬絲接通一定電流，金屬絲的溫度變化與流速構成一定數量關系，利用溫度下降和流速的關系來測量流速，此原理亦用于風速傳感器。早期發明的熱線熱膜式流速傳感器，至今己有多年的歷史。熱絲式海流計屬于接觸式測量儀，同時海水對加熱的金屬絲腐燭較大會對流場的測量產生一定的影響。

粒子圖像測速儀是通過拍攝并測量海流中跟隨流體運動的粒子速度來測量流度。可在某個瞬間記錄一個平面內所有粒子的流動信息，通過對多個瞬時流場的對比可用于非穩定流動過程，具有分辨率高、獲取信息量大、不干擾被測流場和可以連續測量等優勢。但是在深海中示蹤粒子的釋放和照相技術的應用受到局限。

目前技術產品的缺點主要表現以下幾個方面。

機械海流計的特點是價格低廉，制造技術十分成熟，功耗低，但是其缺點也十分明顯：轉子的軸承存在摩擦，流速較小的海流不能推動轉子旋轉，存在啟動流速，無法測量較小的海底流速，測量范圍小。流向的測量誤差較大，一般沒有數據處理功能。電磁式海流計工作原理是根據法拉第電磁感應定律，將海水作為導體切割磁感線形成一定的電動勢來測量流速大小。電磁式海流計按磁場的形成可分為人工磁場電磁式海流計和地磁場海流計。電磁海流計可測瞬變流速和流向，對流場影響較小，但易受附近磁場影響。和傳統機械式海流計相比較，具有機械摩擦小、啟動流速低、壽命長等優點。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種光纖光柵海流探測傳感器及海流探測系統，實現了對深海洋流流速、流向的測量。