CN110687077A - 光纤探头以及测量海冰厚度的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光纤探头以及测量海冰厚度的装置，该光纤探头包括管体和光纤组，光纤组设置在管体的内腔；光纤组包括主光纤和预设数量的分光纤，每一条分光纤的输入端均与主光纤熔接，主光纤和每一条分光纤均设置有绕制部，所有绕制部以预设间距沿管体的轴线方向依次排布设置，该装置应用该光纤探头。应用本使用新型的光纤探头结构简单，价格低廉且及时性强。

Description

光纤探头以及测量海冰厚度的装置
技术领域
本发明涉及光纤技术领域，尤其涉及一种测量海冰厚度的光纤探头，还涉及应用该光纤探头的测量海冰厚度的装置。
背景技术
海水结冰一直是影响渔民和海员工作与生活的一个重要问题。海水结冰导致鱼儿无法浮上水面呼吸，造成渔业减产，渔民损失。海水结冰也威胁着出海作业的海员的生命安全，因此，采集海水结冰数据，获取海水结冰状况信息便成为渔民和海员冬季出海作业十分重要的工作。传统的测量海水结冰的方法主要通过卫星遥感获取海面红外数据，计算出海冰厚度，这种方法需要依靠国家的重大工程来完成，成本高，且难以获得即时有效的数据，而且卫星容易受到天上云层的干扰，数据就准确性降低。因此，需要提供一种装置能够让渔民和海员亲自动手测量自己周边的海水结冰厚度，让渔民和海员对自己所处的海域海水结冰状况有一个准确的了解，保证渔民和海员出海作业的人身安全。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种结构简单，价格低廉且及时性强的光纤探头。
本发明的第二目的是提供一种结构简单，价格低廉且及时性强的测量海冰厚度的装置。
为了实现上述第一目的，本发明提供的光纤探头包括管体和光纤组，光纤组设置在管体的内腔；光纤组包括主光纤和预设数量的分光纤，每一条分光纤的输入端均与主光纤熔接，主光纤和每一条分光纤均设置有绕制部，所有绕制部以预设间距沿管体的轴线方向依次排布设置。
由上述方案可见，由于光纤的折射率和其所处的环境有关，当把光纤分别置于水中和冰中时，由于水的温度和周围压力与冰的温度和冰中的应力不同，导致同样的光纤位于水中和冰中折射率不同，因此，本发明的光纤探头通过设置主光纤和预设数量的分光纤，将每一条分光纤的输入端均与主光纤熔接，并通过对每一条光纤设置绕制部，所有绕制部以预设间距沿管体的轴线方向依次排布设置，从而通过光的传播可明确地判断出任意一条光纤是位于水中还是冰中，进而确认出海冰的厚度。本发明的光纤探头结构简单，相对价格低廉，用户可随时读取测量数据，数据即时性好。
进一步的方案中，主光纤的输入端与所有分光纤的输出端并排设置在管体的一端。
由上述可见，主光纤的输入端与所有分光纤的输出端并排设置在管体的一端，可便于对光纤进行管理，同时便于将光纤安装于管体的内腔。
进一步的方案中，光纤组与管体的内腔粘接。
由此可见，通过粘接的方式将光纤组安装在管体的内腔，可便于安装。
进一步的方案中，每一条分光纤的绕制部均设置在靠近对应分光纤与主光纤熔接的位置。
由此可见，将绕制部均设置在靠近对应分光纤与主光纤熔接的位置，可减少分光纤的长度，节省材料，同时提高检测精度。
进一步的方案中，绕制部呈圆环状。
由此可见，绕制部呈圆环状设置，增加光纤与环境的接触面积，提高检测精度。
进一步的方案中，预设数量为9根。
进一步的方案中，预设间距为1米。
进一步的方案中，管体的长度为11米。
为了实现上述第二目的，本发明提供的测量海冰厚度的装置包括光纤探头、光发射器和光接收器，光纤探头应用上述光纤探头；光发射器与主光纤的输入端连接，主光纤的输出端以及所有分光纤的输出端均与光接收器连接。
由上述方案可见，由于光纤的折射率和其所处的环境有关，当把光纤分别置于水中和冰中时，由于水的温度和周围压力与冰的温度和冰中的应力不同，导致同样的光纤位于水中和冰中折射率不同，因此，本发明的光纤探头通过设置主光纤和预设数量的分光纤，将每一条分光纤的输入端均与主光纤熔接，并通过对每一条光纤设置绕制部，所有绕制部以预设间距沿管体的轴线方向依次排布设置，从而通过光的传播可明确地判断出任意一条光纤是位于水中还是冰中，进而确认出海冰的厚度。本发明的光纤探头结构简单，相对价格低廉，用户可随时读取测量数据，数据即时性好。
进一步的方案中，光发射器包括发光二极管或激光器。
由此可见，光发射器可根据需要进行设置。
附图说明
图1是本发明光纤探头实施例的结构图。
图2是本发明光纤探头实施例的结构分解图。
图3是本发明光纤探头实施例中主光纤与所有分光纤的连接示意图。
图4是图2中A处的放大图。
图5是图2中B处的放大图。
图6是本发明测量海冰厚度的装置实施例的原理框图。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
光纤探头实施例：
如图1和图2所示，本发明的光纤探头1包括管体11和光纤组12，光纤组12设置在管体11的内腔111，本实施例中，光纤组112与管体11的内腔111粘接，管体11的长度为11米。
参见图3和图4，光纤组11包括主光纤121、分光纤122、分光纤123、分光纤124、分光纤125、分光纤126、分光纤127、分光纤128、分光纤129和分光纤130，分光纤122、分光纤123、分光纤124、分光纤125、分光纤126、分光纤127、分光纤128、分光纤129和分光纤130的输入端均与主光纤121熔接，分光纤122、分光纤123、分光纤124、分光纤125、分光纤126、分光纤127、分光纤128、分光纤129和分光纤130中的光强度相等。主光纤121的输入端与所有分光纤122至130的输出端并排设置在管体11的一端。本实施例中，主光纤121、分光纤122、分光纤123、分光纤124、分光纤125、分光纤126、分光纤127、分光纤128、分光纤129和分光纤130采用通信波段1550nm的光纤。主光纤121设置有绕制部1211，分光纤122设置有绕制部1221，分光纤123设置有绕制部1231，分光纤124设置有绕制部1241，分光纤125设置有绕制部1251，分光纤126设置有绕制部1261，分光纤127设置有绕制部1271，分光纤128设置有绕制部1281，分光纤129设置有绕制部1291，分光纤130设置有绕制部1301，绕制部1211至绕制部1301均呈圆环状。绕制部1211至绕制部1301以预设间距沿管体11的轴线方向依次排布设置。本实施例中，由管体11靠近主光纤121输入端的一端开始，绕制部1212至绕制部1301按顺序排布，绕制部1211位于最末端。预设间距可根据用户需要进行设置，本实施例中，预设间距为1米。
每一条分光纤的绕制部均设置在靠近对应分光纤与主光纤11熔接的位置。例如，参见图5，分光纤122的绕制部1221设置在靠近分光纤122与主光纤11熔接的位置1222。
需要说明的是，本发明中，分光纤的预设数量可根据需要进行设置，本实施例中，预设数量为9根。
测量海冰厚度的装置实施例：
本发明的测量海冰厚度的装置包括光纤探头1、光发射器2和光接收器3，光纤探头1应用上述光纤探头实施例中光纤探头。光发射器2与主光纤121的输入端连接，主光纤121的输出端以及分光纤122至130的输出端均与光接收器3连接。优选的，光发射器2包括发光二极管或激光器，光发射器2发射波长为1550nm的光。光接收器3包括光敏元件，光敏元件可以是光敏二极管、光敏三极管等。
本发明测量海冰厚度的装置在工作时，由光发射器2向主光纤121的输入端发送波长为1550nm的光信号，光信号分别经过分光纤122至130，并从主光纤121的输出端以及分光纤122至130的输出端输送至光接收器3，利用从分光纤射出的光和从参考光纤(未示出)射出的参考光线进行干涉，形成干涉图样。由于冰和水温度与力学特性不同，导致光的干涉图样也不同。通过对比光的干涉图样即可判断哪些光纤位于结冰层，哪些光纤位于海水层，从而判断出海水结冰的厚度。当然，在使用测量海冰厚度的装置时，需在海水还未结冰时将光纤探头1置入水中。
由上述可知，本发明的光纤探头通过设置主光纤和预设数量的分光纤，将每一条分光纤的输入端均与主光纤熔接，并通过对每一条光纤设置绕制部，所有绕制部以预设间距沿管体的轴线方向依次排布设置，由于光纤的折射率和其所处的环境有关，当把光纤分别置于水中和冰中时，由于水的温度和周围压力与冰的温度和冰中的应力不同，导致同样的光纤位于水中和冰中折射率不同，因此，通过光的传播可明确地判断出任意一条光纤是位于水中还是冰中，进而确认出海冰的厚度。本发明的光纤探头结构简单，相对价格低廉，用户可随时读取测量数据，数据即时性好。
需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例，但发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明做出的非实质性修改，也均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光纤探头，其特征在于：包括管体和光纤组，所述光纤组设置在所述管体的内腔；
所述光纤组包括主光纤和预设数量的分光纤，每一条所述分光纤的输入端均与所述主光纤熔接，所述主光纤和每一条所述分光纤均设置有绕制部，所有所述绕制部以预设间距沿所述管体的轴线方向依次排布设置。
2.根据权利要求1所述的光纤探头，其特征在于：
所述主光纤的输入端与所有所述分光纤的输出端并排设置在所述管体的一端。
3.根据权利要求1所述的光纤探头，其特征在于：
所述光纤组与所述管体的内腔粘接。
4.根据权利要求1所述的光纤探头，其特征在于：
每一条所述分光纤的绕制部均设置在靠近对应所述分光纤与所述主光纤熔接的位置。
5.根据权利要求1至4任一项所述的光纤探头，其特征在于：
所述绕制部呈圆环状。
6.根据权利要求1至4任一项所述的光纤探头，其特征在于：
所述预设数量为9根。
7.根据权利要求1至4任一项所述的光纤探头，其特征在于：
所述预设间距为1米。
8.根据权利要求1至4任一项所述的光纤探头，其特征在于：
所述管体的长度为11米。
9.一种测量海冰厚度的装置，其特征在于：包括光纤探头、光发射器和光接收器，所述光纤探头应用上述权利要求1至8任一项所述的光纤探头；
所述光发射器与所述主光纤的输入端连接，所述主光纤的输出端以及所有所述分光纤的输出端均与所述光接收器连接。
10.根据权利要求9所述的测量海冰厚度的装置，其特征在于：所述光发射器包括发光二极管或激光器。
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Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0074976A1 (en) * 1981-03-31 1983-03-30 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Application of optical fibre probes
EP0266990A2 (en) * 1986-11-05 1988-05-11 Gec-Marconi Limited Improvements relating to bathythermographs or the like
RU2061226C1 (ru) * 1993-11-05 1996-05-27 Научно-производственное объединение "Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений" Волоконно-оптический измеритель гидрофизических параметров морской среды
US20040169132A1 (en) * 2004-01-30 2004-09-02 Yankielun Norbert E. Fiber optic-based probe for use in conductive media
KR20080066825A (ko) * 2005-10-30 2008-07-16 루카스 쿠퍼 내온도성 ｉｒ-계측 프로브
JP2008198637A (ja) * 2007-02-08 2008-08-28 Fujikura Ltd 高強度光伝播用光ファイバ終端処理構造、光増幅装置及びファイバレーザ
US20090185170A1 (en) * 2008-01-18 2009-07-23 Maas Steven J Sensor cable and multiplexed telemetry system for seismic cables having redundant/reversible optical connections
CN101750677A (zh) * 2010-01-15 2010-06-23 清华大学 利用低熔点介质实现光纤侧面熔接耦合的方法
CN102721983A (zh) * 2012-06-26 2012-10-10 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心 光纤阵列海底浅部地质结构探测系统
CN202886279U (zh) * 2012-09-14 2013-04-17 燕山大学 一种光纤探针传感器
CN203798316U (zh) * 2014-04-25 2014-08-27 广州飞拓优视光电科技有限公司 一种超高精度结冰探测装置
CN105784197A (zh) * 2016-05-23 2016-07-20 武汉理工大学 一种大范围超高温温度传感系统与方法
CN106932026A (zh) * 2017-04-24 2017-07-07 华中科技大学 一种准分布式的海水温盐传感器、测量装置及其方法
JP2019029509A (ja) * 2017-07-31 2019-02-21 古河電気工業株式会社 レーザ装置
CN109374027A (zh) * 2018-11-30 2019-02-22 华中科技大学 一种基于高双折射微纳光纤的Sagnac双参量光纤传感器
CN209623901U (zh) * 2019-01-31 2019-11-12 珠海艾文科技有限公司 全光纤温度传感装置

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0074976A1 (en) * 1981-03-31 1983-03-30 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Application of optical fibre probes
EP0266990A2 (en) * 1986-11-05 1988-05-11 Gec-Marconi Limited Improvements relating to bathythermographs or the like
RU2061226C1 (ru) * 1993-11-05 1996-05-27 Научно-производственное объединение "Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений" Волоконно-оптический измеритель гидрофизических параметров морской среды
US20040169132A1 (en) * 2004-01-30 2004-09-02 Yankielun Norbert E. Fiber optic-based probe for use in conductive media
KR20080066825A (ko) * 2005-10-30 2008-07-16 루카스 쿠퍼 내온도성 ｉｒ-계측 프로브
JP2008198637A (ja) * 2007-02-08 2008-08-28 Fujikura Ltd 高強度光伝播用光ファイバ終端処理構造、光増幅装置及びファイバレーザ
US20090185170A1 (en) * 2008-01-18 2009-07-23 Maas Steven J Sensor cable and multiplexed telemetry system for seismic cables having redundant/reversible optical connections
CN101750677A (zh) * 2010-01-15 2010-06-23 清华大学 利用低熔点介质实现光纤侧面熔接耦合的方法
CN102721983A (zh) * 2012-06-26 2012-10-10 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心 光纤阵列海底浅部地质结构探测系统
CN202886279U (zh) * 2012-09-14 2013-04-17 燕山大学 一种光纤探针传感器
CN203798316U (zh) * 2014-04-25 2014-08-27 广州飞拓优视光电科技有限公司 一种超高精度结冰探测装置
CN105784197A (zh) * 2016-05-23 2016-07-20 武汉理工大学 一种大范围超高温温度传感系统与方法
CN106932026A (zh) * 2017-04-24 2017-07-07 华中科技大学 一种准分布式的海水温盐传感器、测量装置及其方法
JP2019029509A (ja) * 2017-07-31 2019-02-21 古河電気工業株式会社 レーザ装置
CN109374027A (zh) * 2018-11-30 2019-02-22 华中科技大学 一种基于高双折射微纳光纤的Sagnac双参量光纤传感器
CN209623901U (zh) * 2019-01-31 2019-11-12 珠海艾文科技有限公司 全光纤温度传感装置

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
严华: "基于光纤传感技术的高压输电线路覆冰状态监测探讨", 《低碳世界》 *
李聪聪等: "基于光纤熔接与抛磨技术的硅锗芯光纤F-P腔温度传感器", 《光通信技术》 *
王旗等: "基于偏芯熔接光纤的应力与折射率传感器", 《光学学报》 *
谭祺瑞等: "高功率侧面抽运耦合器及其应用研究", 《中国激光》 *

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Publication number Publication date
CN110687077B (zh) 2022-07-29

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