一种光纤光栅温深传感器探头制造技术

本发明专利技术专利提出了一种光纤光栅温深传感器探头结构，该结构由圆形弹性膜片对光纤光栅进行压力增敏，由水银对光纤光栅进行温度增敏；而温度检测光纤光栅与水银的腔壳形成整体，外部环境的压力变化不会影响温度检测光纤光栅。该结构通过调整弹性膜片的尺寸与材质来进行压力灵敏度调谐，实现对温度与压力变化的独立检测，可以应用于海洋温深传感。可以应用于海洋温深传感。可以应用于海洋温深传感。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤光栅温深传感器探头


[0001]本专利技术专利属于光纤传感
，具体涉及一种光纤光栅温深传感器探头。

技术介绍

[0002]海洋的各种现象可以通过各种参数分析来预测。气象学家和海洋生物学家需要精确的物理参数值，如温度、压力、密度等，以分析大气和海洋之间的能量相互作用，并分别估计浅水和深海生物的演化。渔民依靠物理参数来选择最佳捕鱼区。光纤传感技术具有单端操作的独有特征，即光纤的一端连接到仪器节点，而另一端保持自由。允许光纤的自由端与水体相互作用。该功能允许对海洋特性进行现场检查，而不是在实验室测试海水样品。使用光纤传感器的另一个方便之处是重量轻、占地面积小、易于使用。近年来，光纤光栅传感器的使用越来越广泛。裸光纤光栅具有内置的温度和压力变化灵敏度，但是内置的温度与压力变化灵敏度较低。因而现在的研究需要对光纤光栅进行增敏，但是现有的增敏结构会造成尺寸较大、温度与压力交叉敏感等问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术专利提出了一种光纤光栅的温深传感器探头结构，该结构由圆形弹性膜片对光纤光栅进行压力增敏，由水银对光纤光栅进行温度增敏；利用两个中心波长间距10nm的光纤光栅进行传感，其中温度检测光纤光栅周围是腔壳，只有下端光纤插进水银，温度检测光纤光栅受到压力的影响，但是这个压力是由水银的热膨胀引起的，因而温度检测光纤光栅只用来测温度的变化。压力检测光纤光栅存在于外壳腔内，周围存在空气，压力检测光纤光栅受到的压力来源于底部的弹性膜片，因而压力检测光纤光栅只用来测外界压力的变化。由于压力检测光纤光栅周围是空气，外界温度的变化不会影响压力检测光纤光栅；而温度检测光纤光栅与水银的腔壳形成整体，外部环境的压力变化不会影响温度检测光纤光栅。因而该结构可以实现对温度与压力变化的独立检测。该结构可以通过调整弹性膜片的尺寸与材质来进行压力灵敏度调谐；本结构可以应用于海洋浅海海域的温深传感。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种光纤光栅温深传感器探头，包括圆形膜片，所述圆形膜片的上方有腔壳，所述腔壳内充满水银，所述腔壳上方有光纤插入，上方设置有温度检测光纤光栅，所述温度检测光纤光栅设置在腔壳内。所述温度检测光纤光栅上部通过金属固定筒与压力检测光纤光栅相连。所述压力检测光纤光栅上方通过尾纤导出筒引出。
[0005]优选的，所述圆形膜片设置为厚度1mm、直径10mm铍青铜膜片。
[0006]优选的，所述腔壳下端设置有一片圆形金属膜片。
[0007]优选的，所述温度检测光纤光栅的下端插入水银，上端设置有用于固定的金属筒。
[0008]优选的，所述压力检测光纤光栅下端设置有用于固定的金属筒，上端通过尾纤导出筒引出。
[0009]优选的，所述尾纤导出筒设置在传感器外壳上方中心位置。
[0010]与现有技术相比，本专利技术提供了一种光纤光栅温深传感器探头，具备以下有益效果：1、该结构由圆形弹性膜片与水银大幅提高了裸光纤光栅的压力灵敏度与温度灵敏度；2、其中温度检测光纤光栅受到水银热膨胀效应造成的压力的影响，压力检测光纤光栅只受到外部压力的影响，实现了分别检测温度与压力；3、该结构可以通过调整弹性膜片的材质与尺寸进行压力灵敏度调谐；4、该结构均采用尺寸较小的金属与光学元件进行搭建设计，成品便于携带。
[0011]该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本专利技术结构科学合理，使用安全方便，为人们提供了很大的帮助。
附图说明
[0012]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制，在附图1中：附图1为本专利技术提出的一种膜片式光纤光栅压力传感器结构示意图；图中：1为尾部导出光纤、2为尾纤导出筒、3为尾纤保护套、4为外壳、5为金属固定筒、6为腔壳、7为铍青铜圆形弹性膜片、8为压力检测光纤光栅、9为焊点、10为温度检测光纤光栅、11为水银。
[0013]本专利技术中，优选的，所述圆形膜片设置为厚度1mm、直径10mm铍青铜膜片。
[0014]本专利技术中，优选的，所述腔壳下端设置有一片圆形金属膜片。
[0015]本专利技术中，优选的，所述温度检测光纤光栅的下端插入水银，上端设置有用于固定的金属筒。
[0016]本专利技术中，优选的，所述压力检测光纤光栅下端设置有用于固定的金属筒，上端通过尾纤导出筒引出。
[0017]本专利技术中，优选的，所述尾纤导出筒设置在传感器外壳上方中心位置。
[0018]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]请参阅附图，本专利技术专利提供一种技术方案：一种光纤光栅温深传感器探头结构由尾部导出光纤1、尾纤导出筒2、尾纤保护套3、外壳4、金属固定筒5、腔壳6、铍青铜圆形弹性膜片7、压力检测光纤光栅8、焊点9、温度检测光纤光栅10、水银11构成。其中铍青铜圆形弹性膜片7与腔壳6进行焊接，外部的压力直接作用于铍青铜圆形弹性膜片7上，铍青铜圆形弹性膜片7中心产生的形变并使腔壳6整体产生向上的位移从而挤压压力检测光纤光栅8，温度检测光纤光栅10受到温度的作用下水银11产生的压力，其有效折射率受到影响后发生变化使得其中心波长发生偏移，当激光通过光纤入射传输时，满足光纤光栅条件的波段会被反射回来，使用解调设备可以通过反射回的光计算出外界的压力与温度信息。选用中心波长为1545nm的温度检测光纤光栅10与1555nm的压力检测光纤光栅8。其中通过水银11对
温度检测光纤光栅10施加预应力，当传感器投入水体后温度变低会造成水银11对温度检测光纤光栅10的压力变低，从而检测出温度的变化。本专利技术专利提出的一种光纤光栅温深传感器探头结构通过铍青铜圆形弹性膜片7与水银11使光纤光栅受到更大的形变以达到更大的压力与温度灵敏度，并且此结构可以通过调整圆形膜片7的材质与尺寸进行灵敏度调谐。
[0020]尽管已经示出和描述了本专利技术的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本专利技术的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本专利技术的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤光栅温深传感器探头，其特征在于，包括尾部导出光纤（1）、尾纤导出筒（2）、尾纤保护套（3）、外壳（4）、金属固定筒（5）、腔壳（6）、铍青铜圆形弹性膜片（7）、压力检测光纤光栅（8）、焊点（9）、温度检测光纤光栅（10）、水银（11）。2.根据权利要求1所述的一种光纤光栅温深传感器探头，其特征在于，所述铍青铜圆形弹性膜片（7）与腔壳（6...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵子瑶，曾丽娜，刘兆悦，疏轶超，许珂，李林，李再金，乔忠良，曲轶，刘国军，
申请(专利权)人：海南师范大学，
类型：发明
国别省市：