三参量协调敏感型全光纤投弃式温盐深传感器及传感系统技术方案

本发明专利技术公开了一种三参量协调敏感型全光纤投弃式温盐深传感器及传感系统，包括：OMCSL和保护壳，所述OMCSL封装在保护壳的内部，所述OMCSL包括输入端口、输出端口、腰区、锥形过渡区和SAGNAC环，所述SAGNAC环的两端固接有锥形过渡区，所述锥形过渡区的中部设置有腰区，且锥形过渡区的两端分别设置有输入端口和输出端口，OMCSL可以接收提供可调谐扫描光源提供的光信号，再将经过投弃式光纤温盐深传感器处理过的光信号输出到信号解调模块。本发明专利技术设计了便于小型化、智能化海上无人平台挂载应用的投弃式三参量协调敏感的全光纤三参量协调敏感型全光纤投弃式温盐深传感器及传感系统CTD传感器以满足大范围海域温度、盐度、压力剖面参数高效、实时、快速监控需求。快速监控需求。快速监控需求。

【技术实现步骤摘要】
三参量协调敏感型全光纤投弃式温盐深传感器及传感系统


[0001]本专利技术涉及海洋环境观测设备及光纤传感
，具体为三参量协调敏感型全光纤投弃式温盐深传感器及传感系统。

技术介绍

[0002]海洋环境各要素参量直接影响海洋经济开发、海洋环境保护、海上装备及设备运行效能与安全等海洋相关活动(例如海水温度参数直接决定海洋内波运动规律、海水深度参数式海洋物理状态的重要基础参量)，对海洋声/振动、磁场、温度、盐度、深度等环境要素进行原位、实时、精确监测意义重大。在国内外海洋环境检测网络建设来看，潜/浮标系统、无人艇、水下滑翔器、投弃式海洋界面观测设备等小型化自主海洋环境检测平台是构建未来“海洋物联网”的主要平台，在水下、海气界面快速机动组网观测系统建设方面有巨大的优势。目前各型号海洋监测传感器产品多为分立式电学传感器，难以形成多参量监测传感，且国内外技术还有一定差距，部份依赖进口，还存在价格昂贵、体积大、布放困难、容易受电磁干扰等问题。难以满足未来透明海洋战略建设需求。
[0004]未来海洋立体观测系统将涵盖卫星、飞机、调查船、浮标、潜标、水下潜器、海床基观测站等多种固定或移动观测平台。从国内外海洋环境检测网络建设来看，潜/浮标系统、无人艇、水下滑翔器、投弃式海洋界面观测设备等小型化自主海洋环境检测平台，在水下、海气界面快速机动组网观测系统建设方面有巨大的优势，是构建未来“海洋物联网”的主要平台。要满足高效、立体海洋环境监测需求，海上自主监测平台需具备多种海洋物理参量监测、海上及水下目标探测、GPS定位、自主供电、信息处理上传等多种功能。但受限各型自主监测平台载荷有限、所载传感器集成度低、功能单一等矛盾因素影响，各型平台所载监测系统在环境监测功能多样性、复杂环境适应性、经济适用性等方面存在大量难题需要解决。例如：当前已有的海洋环境监测传感器及装备(如：温盐深仪，CTD)多为电学设备，或多或少存在价格昂贵、体积大、布放困难、容易受电磁干扰等问题，且部分依赖进口。
[0005]为满足各项海上有人/无人平台挂载需求，大力开发数据兼容性强、成本低廉、结构紧凑、方便成阵布放、具备自补偿功能、满足多参量协同敏感的高精度海洋环境参量传感器意义重大且需求紧迫。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供三参量协调敏感型全光纤投弃式温盐深传感器及传感系统，设计了便于小型化、智能化海上无人平台挂载应用的投弃式三参量协调敏感的全光纤三参量协调敏感型全光纤投弃式温盐深传感器及传感系统CTD传感器以满足大范围海域温度、盐度、压力剖面参数高效、实时、快速监控需求，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种三参量协调敏感型全光纤投弃式温盐深传感器及传感系统，包括：OMCSL和保护壳，所述OMCSL封装在保护壳的内部，所述
OMCSL包括输入端口、输出端口、腰区、锥形过渡区和SAGNAC环，所述SAGNAC环的两端固接有锥形过渡区，所述锥形过渡区的中部设置有腰区，且锥形过渡区的两端分别设置有输入端口和输出端口， OMCSL可以接收提供可调谐扫描光源提供的光信号，再将经过投弃式光纤温盐深传感器处理过的光信号输出到信号解调模块；
[0008]所述保护壳包括方槽模具、保护壳主体、保护壳盖子、SAGNAC环保护仓、 SAGNAC环保护仓盖子、第一孔洞、第二孔洞和方形滤网，保护壳作为OMCSL 的容纳容器，起到固定OMCSL的效果并且避免SAGNAC环直接接触被测海水，受到海水的干扰，OMCSL传感器与保护壳结合形成OMCSL探头，所述方槽模具通过紧固件固定于保护壳主体上，所述SAGNAC环穿过孔洞放置在SAGNAC环保护仓中，所述保护壳盖子上设置有方形滤网，所述保护壳主体的头部设置有SAGNAC环保护仓，所述SAGNAC环保护仓上配合套接有SAGNAC环保护仓盖子，所述输入端口和输出端口穿过第二孔洞并延伸至外部。
[0009]优选的，一种三参量协调敏感型全光纤投弃式温盐深传感器及传感系统，包括可调谐波长扫描光源、基于OMCSL的投弃式半封装温盐深传感器、1：2 分光器、光电转换器、数据采集卡、计算机，所述可调谐波长扫描光源输出端与1：2分光器输入口连接，可调谐波长扫描光源用于为光纤温盐深传感器提供传感所需光输入信号，为信号解调模块提供原始光信号，用于解调模块的自校准。可调谐波长扫描光源输出的信号波长范围为1520nm
‑
1600nm，精度大于0.1pm，功率高于50mW，可实现高精度波长扫描输出，1：2分光器的第一个输出口与投弃式半封装温盐深传感器的输入端相连，1：2分光器的第二个输出口与光电转换器第一个输入端相连，投弃式半封装温盐深传感器的输出端与光电转换器第二个输入端相连，光电转换器输出端与数据采集卡输入口相连，数据采集卡输出口与信号处理计算机相连。
[0010]其中光电转换器、数据采集卡和计算机构成信号解调模块，所述光电转换器将接收到的光源原始扫描信号与传感器输出的光信号转换为电信号并输入到数据采集卡中；所述数据采集卡将从光电转换器获取的光谱数据电信号输入计算机中；所述计算机利用光源的原始扫描光源信号对传感器输出的光谱信号进行光源慢漂自补偿后提取传感器输出光谱中的信息，并将该信息代入交叉灵敏解调矩阵，获得传感器所处位置的温度、盐度、深度参数。
[0011]其中，光源慢漂自补偿是针对光源的输出光谱会随着时间向长波长或短波长方向移动产生误差的特点，通过自补偿算法将光源输出光谱移动产生的误差消除。
[0012]其中，多参量交叉灵敏解调矩阵算法是针对具有多参量交叉敏感特性传感器的一种解调算法，能够将交叉敏感的多参量解调分别得到每个参量的参数。
[0013]优选的，所述可调谐波长扫描光源主要由宽带光源与可调谐F
‑
P腔构成。
[0014]优选的，所述1：2分光器按照50％：50％的比例将输入光分成两路相同的光。
[0015]优选的，所述SAGNAC环由一根单模光纤弯曲对折形成。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：该三参量协调敏感型全光纤投弃式温盐深传感器及传感系统：
[0017]1.本专利技术所设计的投弃式光纤温盐深传感器中经过PDMS局部封装的OMCSL具有较高的温度灵敏度和压力灵敏度，并且能够响应盐度的变化。
[0018]2.本专利技术体型小巧，操作简单，成本低，人力消耗极小，技术门槛低，只需将三参量
协调敏感型全光纤投弃式温盐深传感器及传感系统CTD探头下放到水体中后，通过可调谐光源、信号解调模块的工作可以取得探头所在位置的温度、盐度、深度环境参数。
[0019]3.本系统中的传感器在受到所设计探头的保护后能够在浅海隔绝泥沙、浮游生物、深海中的高压恶劣环境下正常工作。
[0020]4.本专利技术可通过调整OMCSL腰区局部封装的封装材料、封装结构实现传感器不同的温度、压力、盐度的传感性能。
附图说明
[0021]图1为本专利技术OMCS本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三参量协调敏感型全光纤投弃式温盐深传感器，包括：OMCSL和保护壳，其特征在于：所述OMCSL封装在保护壳的内部，所述OMCSL包括输入端口、输出端口、腰区、锥形过渡区和SAGNAC环，所述SAGNAC环的两端固接有锥形过渡区，所述锥形过渡区的中部设置有腰区，且锥形过渡区的两端分别设置有输入端口和输出端口；所述保护壳包括方槽模具、保护壳主体、保护壳盖子、SAGNAC环保护仓、SAGNAC环保护仓盖子、第一孔洞、第二孔洞和方形滤网，所述方槽模具通过紧固件固定于保护壳主体上，所述SAGNAC环穿过孔洞放置在SAGNAC环保护仓中，所述保护壳盖子上设置有方形滤网，所述保护壳主体的头部设置有SAGNAC环保护仓，所述SAGNAC环保护仓上配合套接有SAGNAC环保护仓盖子，所述输入端口和输出端口穿过第二孔洞并延伸至外部。2.一种三参量协调敏感型全光纤投弃式温盐深传感系统，包括可调谐波长扫描光源、基于OMCSL的投弃式半封装温盐深...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈裕仁，张书茂，
申请(专利权)人：湖南万维智感科技有限公司，
类型：发明
国别省市：