[實用新型]一種光纖光柵溫深傳感器探頭

有效

• 申請號: 202222097118.3
• 申請日: 2022-08-10
• 公開（公告）號: CN218035418U
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 趙子瑤;曾麗娜;劉兆悅;疏軼超;許珂;李林;李再金;喬忠良;曲軼;劉國軍
• 申請（專利權）人: 海南師范大學
• 主分類號: G01K11/3206
• 分類號: G01K11/3206;G01L11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種光纖光柵溫深傳感器探頭結構，屬于光纖傳感技術領域。該結構由圓形彈性膜片對光纖光柵進行壓力增敏，由水銀對光纖光柵進行溫度增敏；而溫度檢測光纖光柵與水銀的腔殼形成整體，外部環境的壓力變化不會影響溫度檢測光纖光柵。該結構通過調整彈性膜片的尺寸與材質來進行壓力靈敏度調諧，解決現有的增敏結構尺寸較大、溫度與壓力交叉敏感等問題，實現對溫度與壓力變化的獨立檢測，可以應用于海洋溫深傳感。

技術領域

本實用新型專利屬于光纖傳感技術領域，具體涉及一種光纖光柵溫深傳感器探頭。

背景技術

海洋的各種現象可以通過各種參數分析來預測。氣象學家和海洋生物學家需要精確的物理參數值，如溫度、壓力、密度等，以分析大氣和海洋之間的能量相互作用，并分別估計淺水和深海生物的演化。漁民依靠物理參數來選擇最佳捕魚區。光纖傳感技術具有單端操作的獨有特征，即光纖的一端連接到儀器節點，而另一端保持自由。允許光纖的自由端與水體相互作用。該功能允許對海洋特性進行現場檢查，而不是在實驗室測試海水樣品。使用光纖傳感器的另一個方便之處是重量輕、占地面積小、易于使用。近年來，光纖光柵傳感器的使用越來越廣泛。裸光纖光柵具有內置的溫度和壓力變化靈敏度，但是內置的溫度與壓力變化靈敏度較低。因而現在的研究需要對光纖光柵進行增敏，但是現有的增敏結構會造成尺寸較大、溫度與壓力交叉敏感等問題。

發明內容

本實用新型專利提出了一種光纖光柵的溫深傳感器結構，該結構由圓形彈性膜片對光纖光柵進行壓力增敏，由水銀對光纖光柵進行溫度增敏；利用兩個中心波長間距10nm的光纖光柵進行傳感，其中溫度檢測光纖光柵周圍是腔殼，只有下端光纖插進水銀，溫度檢測光纖光柵受到壓力的影響，但是這個壓力是由水銀的熱膨脹引起的，因而溫度檢測光纖光柵只用來測溫度的變化。壓力檢測光纖光柵存在于外殼腔內，周圍存在空氣，壓力檢測光纖光柵受到的壓力來源于底部的彈性膜片，因而壓力檢測光纖光柵只用來測外界壓力的變化。由于壓力檢測光纖光柵周圍是空氣，外界溫度的變化不會影響壓力檢測光纖光柵；而溫度檢測光纖光柵與水銀的腔殼形成整體，外部環境的壓力變化不會影響溫度檢測光纖光柵。因而該結構可以實現對溫度與壓力變化的獨立檢測。該結構可以通過調整彈性膜片的尺寸與材質來進行壓力靈敏度調諧；本結構可以應用于海洋淺海海域的溫深傳感。

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：一種光纖光柵溫深傳感器探頭，包括圓形膜片，所述圓形膜片的上方有腔殼，所述腔殼內充滿水銀，所述腔殼上方有光纖插入，上方設置有溫度檢測光纖光柵，所述溫度檢測光纖光柵設置在腔殼內。所述溫度檢測光纖光柵上部通過金屬固定筒與壓力檢測光纖光柵相連。所述壓力檢測光纖光柵上方通過尾纖導出筒引出。

優選的，所述圓形膜片設置為厚度1mm、直徑10mm鈹青銅膜片。

優選的，所述腔殼下端設置有一片圓形金屬膜片。

優選的，所述溫度檢測光纖光柵的下端插入水銀，上端設置有用于固定的金屬筒。

優選的，所述壓力檢測光纖光柵下端設置有用于固定的金屬筒，上端通過尾纖導出筒引出。

優選的，所述尾纖導出筒設置在傳感器外殼上方中心位置。

與現有技術相比，本實用新型提供了一種光纖光柵溫深傳感器探頭，具備以下有益效果：

1、該結構由圓形彈性膜片與水銀大幅提高了裸光纖光柵的壓力靈敏度與溫度靈敏度；

2、其中溫度檢測光纖光柵受到水銀熱膨脹效應造成的壓力的影響，壓力檢測光纖光柵只受到外部壓力的影響，實現了分別檢測溫度與壓力；

3、該結構可以通過調整彈性膜片的材質與尺寸進行壓力靈敏度調諧；

4、該結構均采用尺寸較小的金屬與光學元件進行搭建設計，成品便于攜帶。

該裝置中未涉及部分均與現有技術相同或可采用現有技術加以實現，本實用新型結構科學合理，使用安全方便，為人們提供了很大的幫助。