[發(fā)明專利]基于光譜分區(qū)的拋棄式光纖溫度壓力傳感器及其傳感系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111537009A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發(fā)明（設計）人: 張發(fā)祥;趙慶超;李惠;王英龍;王昌;倪家升;姜劭棟;劉小會;王英英;馬龍
• 申請（專利權）人: 山東省科學院激光研究所
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353;G01D5/26
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 張貴賓

本發(fā)明涉及一種光纖溫度壓力傳感器，特別公開了一種基于光譜分區(qū)的拋棄式光纖溫度壓力傳感器及其傳感系統(tǒng)。該光纖溫度壓力傳感器，包括底部連接有基座的圓筒形主體腔，其特征在于：所述主體腔頂部連接有與其形成密閉腔的端蓋，主體腔末端設置有連接基座、側壁開窗圓筒形保護罩，傳輸光纖穿過端蓋鋪設在基座上，且傳輸光纖連接波分復用器的入射端，主體腔的上側壁上安裝有測溫F?P腔，基座上安裝有測壓F?P腔，測溫F?P腔與波分復用器的反射端連接，測壓F?P腔與波分復用器的透射端連接。本發(fā)明對儀器動態(tài)范圍要求低，成本低；基于鍍膜法珀腔，精細光譜，精度高，整體裝置結構簡單，響應速度快，可靠性高，體積小，交叉靈敏度低。

（一）技術領域

本發(fā)明涉及一種光纖溫度壓力傳感器，特別涉及一種基于光譜分區(qū)的拋棄式光纖溫度壓力傳感器及其傳感系統(tǒng)。

（二）背景技術

海水溫度、深度測量是海洋研究的基礎，廣泛應用于海洋科學考察、海洋環(huán)境監(jiān)測和海洋軍事科學等領域。現(xiàn)有的海水溫度、深度測量，以船載拖曳式溫深傳感器鏈、拋棄式溫深傳感器和固定式溫深傳感器鏈為主。拋棄式溫深傳感器可在艦船機動狀態(tài)條件下，快速獲取海洋的溫深剖面，因此得到了廣泛應用。傳統(tǒng)的電子拋棄式溫深傳感器多采用熱敏電阻作為測溫元件，所處深度通過探頭的下降時間估算，而非精確測量，且主要采用超細漆包線作為信號線，成本高，漆包線本身類似一個動態(tài)濾波器，使得系統(tǒng)的傳輸速率和傳輸準確性收到了限制，從而限制了應用。

光纖傳感器利用海水溫度、壓強對光信號的調制感知環(huán)境參數(shù)，具有響應快、傳輸距離遠、抗干擾能力強、靈敏度高、體積小、易于組網(wǎng)等優(yōu)勢。相冰等提出一種采用光纖光柵傳感器的消耗性溫深剖面測量系統(tǒng)，程浩等提出一種消耗性光纖溫深探頭，其測量單元均采用布拉格光纖光柵，靈敏度和精度較低，無法滿足海洋觀測的需要；趙強等提出了一種船載投棄式光纖海水溫深剖面測量系統(tǒng)，采用長周期光纖光柵測溫，光纖布拉格光柵測量壓力，測溫精度有所提高，但仍低于高精度電子產(chǎn)品水平，壓力測量靈敏度精度較低，且由于采用預拉封裝，重復性較差，且存在交叉敏感問題；張靜等提出一種基于光纖傳感的海水溫深剖面測量系統(tǒng)，采用光纖布拉格光柵測量溫度、光纖F-P（法布里－珀羅）腔測量壓力，壓力靈敏度高，但測溫靈敏度精度不高，且采用壓力敏感硅片結構，交叉靈敏度高，采用兩根光纖傳輸信號，復用性差；桑衛(wèi)兵等提出一種基于光纖F-P傳感器的拋棄式溫深測量探頭，采用光纖F-P溫度傳感器和光纖F-P壓力傳感器，并采用1×2耦合器進行復用，靈敏度精度高，交叉靈敏度低，但溫度傳感器和壓力傳感器光譜混疊，容易產(chǎn)生串擾，影響測量精度，且導致相互影響。

綜上可見，現(xiàn)有技術仍然存在各種缺陷，需要研究一種體積小、結構簡單、靈敏度高、精度高、響應快、可靠性高、交叉靈敏度低的光纖溫度壓力傳感器。

（三）發(fā)明內容

本發(fā)明為了彌補現(xiàn)有技術的不足，提供了一種體積小、靈敏度高、可靠性高、精度高的基于光譜分區(qū)的拋棄式光纖溫度壓力傳感器及其傳感系統(tǒng)。

本發(fā)明是通過如下技術方案實現(xiàn)的：

一種基于光譜分區(qū)的拋棄式光纖溫度壓力傳感器，包括底部連接有基座的圓筒形主體腔，其特征在于：所述主體腔頂部連接有與其形成密閉腔的端蓋，主體腔末端設置有連接基座、側壁開窗的圓筒形保護罩，基座上切割有平臺結構且在中軸線上開有通孔，端蓋的中軸線上開有通孔，傳輸光纖穿過端蓋的通孔鋪設在基座的通孔內，且傳輸光纖連接波分復用器的入射端，主體腔的上側壁上安裝有測溫F-P腔，基座上安裝有測壓F-P腔，測溫F-P腔與波分復用器的反射端連接，且其光譜周期小于波分復用器的反射端光譜寬度的一半，從而允許在波分復用器的反射通帶帶寬內至少有兩個測溫F-P腔光譜的光強峰值或谷值測壓F-P腔與波分復用器的透射端連接。

本發(fā)明采用低溫度敏感光纖F-P壓力傳感器監(jiān)測壓力，并采用高溫度靈敏度光纖F-P傳感器密封封裝監(jiān)測溫度，結合光纖波分復用器，實現(xiàn)了溫度壓力傳感器的光譜分區(qū)，消除串擾，精度高，靈敏度高，交叉靈敏度低。

本發(fā)明的更優(yōu)技術方案為：