[发明专利]用于盐度测量的光纤探头及使用该光纤探头的测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种盐度测量技术，尤其是一种用于盐度测量的光纤探头以及使用该光纤探头的测量装置。

背景技术

水体及食品中的盐分作为度量成分指标的重要参数，近年来随之出现了多种相关的技术测量手段。常用的技术手段包括电导率测盐度、折射率测盐度等，对应的也有便携式电导率/盐度/温度测量仪和便携式折射率/盐度/温度测量仪。目前，此类便携式盐度测量仪的测量对象单一，在测试水体盐度的过程中，往往无法实现水温及水的深度的同时测量，而需要加入其他的测量仪器进行补充测量，故而增加了测量流程和设备体量。

近年来，光纤光栅由于其稳定的物理性能、成熟的制作技术以及低廉的制作成本而逐渐广泛地应用于工业技术领域等诸多领域，例如气体监测、桥梁应力监测、折射率测量、化学成分测定等。目前应用较广泛的光纤光栅主要有布拉格光纤光栅（Fiber Bragg Grating，FBG）和长周期光纤光栅（Long Period Grating，LPG）。布拉格光纤光栅能够有效的监测温度、应力、形变等物理量；长周期光纤光栅由于其纤芯的传输膜与包层膜能够相互干涉，故能够测量外界环境中的折射率和化学成分的变化，而液体中盐度的变化恰会使其折射率值发生改变，故非常适用于水体中盐度的测量。现有技术中也有基于布拉格光纤光栅的海水盐度测量装置，该海水盐度测量装置包括包层完好的布拉格光纤光栅FBG1和包层通过氢氟酸腐蚀的布拉格光纤光栅FBG2，FBG1对温度敏感，且不受外界溶液折射率变化的影响，故用来测量温度变化，FBG2则主要用来测量溶液折射率变化；通过对折射率和盐度的标定，就可以利用测量溶液折射率的办法来测量溶液盐度。这种利用布拉格光纤光栅来测量盐度的装置，虽然传感结构简单，能实现长距离、分布式的测量，然而由于腐烛后的光纤机械性能大大降低，在测量时会影响测量结果的准确性；此外，氢氟酸是一种对人类和自然环境都有较大危害的化学品，这就必然提高了对操作的安全性要求，使得操作过程复杂化，不仅降低了生产效率，也增大了生产成本。

另外，常用的盐度测量仪器一般都直接对待测水体进行检测，这就无法避免水体中泥沙、灰尘、浮游微生物等的影响，导致检测到盐度数据与实际的海水或其它水体中的盐度有偏差，故而如何有效的排除水体中其它环境因素的影响，就显得非常重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于盐度测量的光纤探头以及使用该光纤探头的测量装置，该测量装置能够实时、准确并大范围地检测水体或者溶液的盐度和温度。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为一种用于盐度测量的光纤探头，包括光纤探针，所述的光纤探针由第一光纤、长周期光纤光栅、第二光纤、布拉格光纤光栅和第三光纤组成，所述的第一光纤的一端镀设有金属反射膜形成镀金属反射膜端头，所述的第一光纤的另一端、载有所述的长周期光纤光栅的光纤、所述的第二光纤、载有所述的布拉格光纤光栅的光纤和所述的第三光纤依次连接。

该光纤探头还包括一个能够进入水体并能够滤除水体中的水生物及其它固体颗粒杂质的封装套管，所述的光纤探针悬置在所述的封装套管内，所述的封装套管包括一端开口的透明管体、带中心孔的密封盖、第一隔离栅网，所述的透明管体的侧壁上设置有若干个入水孔，所述的密封盖与所述的透明管体的开口端密封连接，所述的第一隔离栅网包覆于所述的透明管体外并紧密覆盖住全部入水孔，所述的第三光纤穿过所述的密封盖的中心孔并与所述的密封盖密封连接，所述的第一光纤、载有所述的长周期光纤光栅的光纤、所述的第二光纤、载有所述的布拉格光纤光栅的光纤和部分所述的第三光纤位于所述的透明管体内，且所述的镀金属反射膜端头与所述的透明管体的密封端的内壁不相接触。设置配套的封装套管，通过第一隔离栅网能够有效过滤水体中的浮游生物、藻类以及砂砾类固体颗粒物质，并且能够避免水生物对光纤探针的直接撞击，同时保护自然水体及水生物免受断裂光纤的影响，从而进一步提高检测精度。

所述的光纤探针的整体长度为5-10cm，所述的第一光纤的长度不超过5cm，所述的第二光纤的长度不超过5cm。

所述的入水孔的孔径为0.5cm-1.0cm，所述的第一隔离栅网为网孔数大于200目的不锈钢栅网。

所述的透明管体为透明塑料管或者透明玻璃管。