CN215064775U - 一种高效的海洋深度光纤深测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效的海洋深度光纤深测量仪，包括光纤压差盒体，光纤压差盒体内设有两个C型弹簧管；两个C型弹簧管反对称设置且自由端在光纤压差盒体内固定连接，两个C型弹簧管的压力端固定在光纤压差盒体的侧壁上，形成两端固定的双弹簧管差压弹性元件；两个C型弹簧管的连接处和光纤压差盒体的侧壁上设有光纤夹持管，光纤从光纤压差盒体侧壁穿入盒体内并从另一侧壁穿出，光纤被光纤夹持管夹持；两个光纤夹持管之间的光纤上设置光栅，形成光纤光栅传感器。该测量仪采用C型弹簧管对称设计结构有助于减少系统误差，使用双波长的光纤光栅提升测量灵敏度，减小了设备体积。采用光纤夹持器固定光纤光栅降低光纤粘黏处应力误差值。

Description

一种高效的海洋深度光纤深测量仪

技术领域

本实用新型涉及光纤光栅传感器技术领域，具体是一种高效的海洋深度光纤深测量仪。

背景技术

光纤光栅是近十几年来得以不断快速发展的光电子器件，它具有很多的物理测量敏感性。光纤光栅传感器较传统的电子和机械式传感器具有诸多的优点，其体积小、质量轻、可以将单一器件变为大规模、多功能、模块化、高集成的制备工艺不断发展。广泛的用于航空航天测量，海洋信息获取，土木工业工程，石油与电力行业，核工程技术等方面测量。近些年来随着国家在政策上、管理上和规划上聚焦海洋经济发展与海洋生态保护，海洋信息监测中光纤光栅传感器成为了目前研究的热点。但高精度、高集成的海水深度测量仪仍被欧美垄断。因此，研发具有自主知识产权的高性能海洋深度传感器具有重要的研究意义。

2005年欧阳永忠提出一种基于沿海岸区域的双频GPS的动态高精度海水深度测量仪。2013年彭晓钧等人发明NS-3压力型传感器测量海水深度误差在0.2米的范围左右。2017年，Dinesh Babu Duraibabu 等人提出基于 EFPI 和 FBG 级联传感器结构，用于同时探测海水温度和压力，获得压力和温度灵敏度分别为15μm/MPa和12.5pm/℃。2019年，公开号为CN209783805U的专利，公开了一个单C型弹簧管的光纤压力装置。但是，这些发明往往存在尺寸过大、精度低、成本高、实际测量范围有限等缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种高效的海洋深度光纤深测量仪，该测量仪采用C型弹簧管对称设计结构有助于减少系统误差，将光纤光栅与机械传感器形结合方式放大各自传感器的优点。使用双波长的光纤光栅提升测量灵敏度，减小了设备体积。采用光纤夹持器固定光纤光栅降低光纤粘黏处应力误差值。

实现本实用新型目的的技术方案是：

一种高效的海洋深度光纤深测量仪，包括光纤压差盒体，光纤压差盒体内的上部和下部分别设有C型弹簧管；两个C型弹簧管反对称设置且自由端在光纤压差盒体内的中部处固定连接，两个C型弹簧管的压力端分别固定在光纤压差盒体上部和下部的侧壁上，形成两端固定的双弹簧管差压弹性元件；两个C型弹簧管的自由端连接处和光纤压差盒体的一侧壁上分别设有光纤夹持管，光纤从设有光纤夹持管处的光纤压差盒体侧壁水平穿入盒体内并从另一侧壁水平穿出，光纤分别被两个C型弹簧管的自由端连接处和光纤压差盒体的一侧壁上设置的光纤夹持管夹持；两个光纤夹持管之间的光纤上设置光栅，形成光纤光栅传感器。

所述的两个C型弹簧管，其中固定光纤压差盒体上部侧壁上的C型弹簧管压力端为海水压力浸入端，固定在光纤压差盒体下部侧壁上的C型弹簧管压力端为密闭端。

所述的两个C型弹簧管，其性能参数相同，C型弹簧管的两个圆心分别位于光纤压差盒体上部和下部的中心处，并且两个圆心以光纤为对称轴。

所述的光纤光栅传感器，为长周期双波长的光纤光栅传感器。

本实用新型提供的一种高效的海洋深度光纤深测量仪，与现有的深度测量仪相比具有如下优点：

1、与单自由端C形弹簧管相比，由于双端固定，大大降低了环境振动对系统的影响，提高了信号输出的可靠性。

2、由于两个C形弹簧管的机械温度特性完全相同，因而可以自动抵消环境气压和温度的变化对测量结果的影响，具有自动补偿功能。

3、光纤光栅传感器采用是双波长的光纤，在同一位置布置中心波长不同的两种光纤光栅，解决其应变与温度的交叉敏感问题，有利于在测量海水深度时减少温度干扰。光纤传感器部分采双端的光纤夹持方式，减少了装置系统应力误差。

4、由于测量仪的特殊结构改变了其原有的刚性，使得相同压力下的机械变形减小，因而有助于改善测量仪由于机械形变带来分子内摩擦导致的机械迟滞性。

附图说明

图1为一种高效的海洋深度光纤深测量仪的结构示意图；

图2为一种高效的海洋深度光纤深测量仪的左视图；

图3为光纤光栅传感器的局部放大图；

图中：1.海水压力浸入端 2.光纤压差盒体上部的C型弹簧管 3.固定螺丝 4.光栅 5.两个C型弹簧管的连接处 6.光纤 7.光纤夹持管 8. 密闭端 9. 光纤压差盒体下部的C型弹簧管 10.光纤压差盒体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型内容做进一步阐述，但不是对本实用新型的限定。

实施例：

如图1和图2所示：

一种高效的海洋深度光纤深测量仪，包括光纤压差盒体10，光纤压差盒体10内的上部和下部分别设有C型弹簧管2/9；两个C型弹簧管2/9反对称设置且自由端在光纤压差盒体10内的中部处固定连接，两个C型弹簧管2/9的压力端分别固定在光纤压差盒体10上部和下部的侧壁上，形成两端固定的双弹簧管差压弹性元件；两个C型弹簧管2/9的自由端连接处5和光纤压差盒体10的一侧壁上分别设有光纤夹持管7，光纤6从设有光纤夹持管7处的光纤压差盒体10侧壁水平穿入盒体内并从另一侧壁水平穿出，光纤6分别被两个C型弹簧管2/9的自由端连接处5和光纤压差盒体10的一侧壁上设置的光纤夹持管7夹持；两个光纤夹持管7之间的光纤6上设置光栅4，形成光纤光栅传感；其中设在光纤压差盒体10侧壁上的光纤夹持管6通过固定螺丝3固定在盒体的侧壁上。较以往常用的光纤光栅粘黏方式，光纤光栅的夹持式可以减少粘黏处的应力误差，能够提升其光纤光栅的压力灵敏度，其光纤光栅在测量压力时，同时可以区分出温度影响量，来提升系统压力测量的灵敏度。

所述的两个C型弹簧管2/9，其中固定光纤压差盒体上部侧壁上的C型弹簧管2压力端为海水压力浸入端1，固定在光纤压差盒体下部侧壁上的C型弹簧管9压力端为密闭端8。

所述的两个C型弹簧管2/9，其性能参数相同，C型弹簧管的两个圆心分别位于光纤压差盒体10上部和下部的中心处，并且两个圆心以光纤6为对称轴。

所述的光纤光栅传感器，为长周期双波长的光纤光栅传感器。

使用本实用新型的测量仪时，将双波长光纤6左侧与超连续光源（SC-5）连接，使光源从光纤6的左侧输入从光纤6右侧输出，再与压差盒外右侧光谱分析仪（OSA）连接，得出其双波长光纤光栅的光谱位移变化值；最后，将固定在光纤压差盒体10下部侧壁上的C型弹簧管压力端进行密封，构成一个标准的大气压仓，便于海水压力差值的测量，再将OSA数据导入计算机（PC）通过一系列的算法输出海水的深度值，这就完成了高效海洋深度测量仪的制作。

Claims (4)

1.一种高效的海洋深度光纤深测量仪，包括光纤压差盒体，其特征在于，光纤压差盒体内的上部和下部分别设有C型弹簧管；两个C型弹簧管反对称设置且自由端在光纤压差盒体内的中部处固定连接，两个C型弹簧管的压力端分别固定在光纤压差盒体上部和下部的侧壁上，形成两端固定的双弹簧管差压弹性元件；两个C型弹簧管的自由端连接处和光纤压差盒体的一侧壁上分别设有光纤夹持管，光纤从设有光纤夹持管处的光纤压差盒体侧壁水平穿入盒体内并从另一侧壁水平穿出，光纤分别被两个C型弹簧管的自由端连接处和光纤压差盒体的一侧壁上设置的光纤夹持管夹持；两个光纤夹持管之间的光纤上设置光栅，形成光纤光栅传感器。

2.根据权利要求1所述的一种高效的海洋深度光纤深测量仪，其特征在于，所述的两个C型弹簧管，其中固定光纤压差盒体上部侧壁上的C型弹簧管压力端为海水压力浸入端，固定在光纤压差盒体下部侧壁上的C型弹簧管压力端为密闭端。

3.根据权利要求1所述的一种高效的海洋深度光纤深测量仪，其特征在于，所述的两个C型弹簧管，其性能参数相同，C型弹簧管的两个圆心分别位于光纤压差盒体上部和下部的中心处，并且两个圆心以光纤为对称轴。

4.根据权利要求1所述的一种高效的海洋深度光纤深测量仪，其特征在于，所述的光纤光栅传感器，为长周期双波长的光纤光栅传感器。

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