CN101793672A

CN101793672A - 一种盐密传感元件及盐密传感器

Info

Publication number: CN101793672A
Application number: CN201010123465A
Authority: CN
Inventors: 杨斌; 皋魏; 席刚; 仝芳轩; 周正仙
Original assignee: Shanghai Boom Fiber Sensing Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Boom Fiber Sensing Technology Co Ltd
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2010-08-04

Abstract

本发明公开了一种盐密传感元件及盐密传感器。所述盐密传感元件是一种反射波长随盐水密度变化而发生改变的光纤光栅，所述盐密传感器是由所述盐密传感元件及宽带光源、光纤耦合器和准分布式光纤光栅解调系统所组成的一种传感器。利用本发明所提供的盐密传感器可对海水的等值盐密进行监测。本发明提供的盐密传感器具有灵敏度高、稳定性好、结构简单、体积小、重量轻、便于安装、成本低的特点。

Description

一种盐密传感元件及盐密传感器

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种监测海水等值盐密的盐密传感元件及盐密传感器。

背景技术

光纤光栅是以输出光波长为信息的一种新型光子器件。随着光纤光栅制作技术的成熟，光纤光栅在传感器方面的技术优势逐渐体现出来。光纤光栅是利用石英光纤的光敏特性，用特殊工艺使得光纤纤芯的折射率发生永久性周期变化而制成的，能对满足布拉格反射条件的入射光产生反射的光纤器件。在纤芯内形成空间相位光栅，其作用实质上是在纤芯内新成一个窄带的透射或反射滤波器或反射镜。利用这一特性可构成许多性能独特的光纤无源器件。例如，利用光纤光栅的窄带高反射率特性构成光纤反馈腔，依靠掺饵光纤等为增益介质即可制成光纤激光器用光纤光栅作为激光二极管的外腔反射器，可以构成外腔可调谐激光二极管等。此外，利用光纤光栅还可以制成用于检测应力、应变、温度等诸多参量的光纤传感器和各种光纤传感网络。但目前针对海水盐度的盐密光纤光栅传感器系统还不够完善。

盐度是海洋动力学以及海洋与大气相互作用中起关键作用的重要参数。盐度的变化与海洋环境及气候的变化有很强的内在联系。因此，对其精确的检测，对研究海洋学、海洋环境和气候的监测及预测、军事、沿海采油、以及海洋渔业等具有十分重要的实用意义和社会、经济效益。

发明内容

本发明提供一种盐密传感元件及盐密传感器，以解决海水盐度测量复杂，测量精度低的问题。

为解决上述问题，本发明提出一种盐密传感元件，所述盐密传感元件包括光纤及串连在所述光纤上的成串分布的光纤光栅。

可选的，所述光纤光栅包括光纤纤芯及包覆在所述光纤纤芯上的盐光栅。

可选的，所述光纤光栅的反射波长随着盐水密度的变化而改变。

为解决上述问题，本发明还提出一种盐密传感器，所述盐密传感器包括光纤耦合器以及分别和所述光纤耦合器相连的宽带光源、准分布式光纤光栅解调系统及上述的盐密传感元件。

可选的，所述宽带光源是激光光源。

可选的，所述激光光源是输出波长为1310nm±40nm的半导体激光器。

可选的，所述光纤耦合器包括光入射端、串口端和光输出端，所述光入射端与宽带光源连接，所述串口端与盐密传感元件连接，所述光输出端与准分布式光纤光栅解调系统相连接。

可选的，所述宽带光源发出的光入射至光纤耦合器的光入射端，经由串口端将光输出至盐密传感元件，盐密传感元件反射后的光再经由光输出端输出。

可选的，所述准分布式光纤光栅解调系统对所述盐密传感元件的反射谱或透射谱进行实时监测，检测出波长编码信息。

与现有技术相比，本发明所提供的盐密传感元件体积小，牢固耐用，具有确定的中心波长、选频特性好、反射率可变、调谐范围大、光能传输的附加损耗小、布拉格反射波长可受盐水密度影响。

与现有技术相比，本发明所提供的盐密传感器具有更佳的灵敏度和稳定性。同时，还具有结构简单、体积小、重量轻、便于安装、成本低等特点。

附图说明

图1为本发明实施例提供的盐密传感元件的结构示意图；

图2本发明实施例提供的盐密传感器的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的盐密传感元件及盐密传感器作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于，提供一种盐密传感元件，其反射波长可随盐水密度的变化而改变。同时提供一种盐密传感器，用以监测盐水密度，该盐密传感器具有高灵敏度和高稳定性，同时，还具有结构简单、体积小、重量轻、便于安装、成本低等特点。

请参考图1，图1为本发明实施例提供的盐密传感元件的结构示意图，如图1所示，该盐密传感元件100包括光纤110及串连在所述光纤110上的成串分布的光纤光栅120。所述光纤光栅120包括光纤纤芯及包覆在所述光纤纤芯上的盐光栅。所述盐光栅体积小，牢固耐用，具有确定的中心波长、选频特性好、反射率可变、调谐范围大、光能传输的附加损耗小、布拉格反射波长可受盐水密度的影响。因而所述光纤光栅120的反射波长可随着盐水密度的改变而变化。

请继续参考图2，图2本发明实施例提供的盐密传感器的结构示意图，如图2所示，该盐密传感器200包括光纤耦合器220以及和所述光纤耦合器220相连的宽带光源210、准分布式光纤光栅解调系统230及上述的盐密传感元件100。该盐密传感器200结构是：宽带光源210通过光纤12与光纤耦合器220的输入端连接，光纤耦合器220的串口端用连接所述盐密传感元件100，光纤耦合器220的输出端通过光纤23接入准分布式光纤光栅解调系统230进行处理。使用本发明提供的盐密传感器200可对海水盐密进行实时监测，并且监测距离长，定位精度高。

使用本发明提供的盐密传感器200对海水盐密进行监测的方法为：宽带光源210通过光纤耦合器220输入到盐密传感元件100的光纤光栅，输入光经过光纤光栅表面被盐液发生作用，盐液使光纤光栅的布拉格反射波长改变，并由光纤光栅从光源光谱里选频特定波长(即布拉格反射波长)发生反射，反射光经传感元件100的另一端由光纤耦合器220的输出端引至准分布式光纤光栅解调系统处理。通过对光纤光栅的反射谱或者透射谱进行实时监测，检测出波长编码信息，从而实现对海水盐密的实时监测。

在本发明的一个具体实施例中，所述宽带光源210是一种输出波长为1310nm±40nm的半导体激光器。然而应该认识到，根据实际需要，所述宽带光源210还可以是其它波长范围的激光光源。

在上述的具体实施例中，所述盐密传感器200是描述成用于检测海水的盐密，然而应该认识到，所述盐密传感器200还可以用来检测其它溶液的盐密。

综上所述，本发明提供了一种盐密传感元件，该盐密传感元件括包括光纤及串连在所述光纤上的成串分布的光纤光栅。所述光纤光栅的反射波长可随着盐水密度的改变而变化。

同时，本发明还提供了一种盐密传感器，该盐密传感器包括光纤耦合器以及和所述光纤耦合器相连的宽带光源、准分布式光纤光栅解调系统及上述的盐密传感元件。使用本发明提供的盐密传感器可实时监测盐水密度，该盐密传感器具有高灵敏度和高稳定性，同时，还具有结构简单、体积小、重量轻、便于安装、成本低等特点。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种盐密传感元件，其特征在于，包括光纤及串连在所述光纤上的成串分布的光纤光栅。

2.如权利要求1所述的盐密传感元件，其特征在于，所述光纤光栅包括光纤纤芯及包覆在所述光纤纤芯上的盐光栅。

3.如权利要求1所述的盐密传感元件，其特征在于，所述光纤光栅的反射波长随着盐水密度的变化而改变。

4.一种盐密传感器，用于监测盐水密度，其特征在于，包括光纤耦合器以及分别和所述光纤耦合器相连的宽带光源、准分布式光纤光栅解调系统及如权利要求1至3中任一项所述的盐密传感元件。

5.如权利要求4所述的盐密传感器，其特征在于，所述宽带光源是激光光源。

6.如权利要求5所述的盐密传感器，其特征在于，所述激光光源是输出波长为1310nm±40nm的半导体激光器。

7.如权利要求4所述的盐密传感器，其特征在于，所述光纤耦合器包括光入射端、串口端和光输出端，所述光入射端与宽带光源连接，所述串口端与盐密传感元件连接，所述光输出端与准分布式光纤光栅解调系统相连接。

8.如权利要求7所述的盐密传感器，其特征在于，宽带光源发出的光入射至光纤耦合器的光入射端，经由串口端将光输出至盐密传感元件，盐密传感元件反射后的光再经由光输出端输出。

9.如权利要求4所述的盐密传感器，其特征在于，所述准分布式光纤光栅解调系统对所述盐密传感元件的反射谱或透射谱进行实时监测，检测出波长编码信息。