[实用新型]一种应用于海洋观测的有源光纤光栅压力传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于光纤传感领域，主要是一种应用于海洋观测的有源光纤光栅压力传感器。

背景技术

压力是海洋环境监测中的重要参数之一，压力的测量对海洋学、海洋环境监测等有十分 重要的意义。光纤光栅压力传感器具有抗电磁干扰、复用能力强、可实现准分布式实时监测 等优点，通过波分复用等方式进行多元阵列组网，便于同步获取多剖面信息参量，免维护， 系统综合应用成本低，适合在海洋环境观测领域长期布防，具有广阔的应用前景。

光纤光栅压力传感器是根据光纤光栅反射光波长随应力变化的特性来测量压力，所以光 纤光栅的反射光波长的测量精度与传感器的性能紧密相关。随着对光纤光栅压力传感器的分 辨率、灵敏度等性能指标的要求日益提高，以普通光纤光栅为核心元件的压力传感器已很难 满足要求，其主要是由于普通光纤光栅的反射光谱为亚纳米级，其较宽的反射光谱特性限制 了反射波长的测量精度。有源光纤光栅压力传感器以有源光纤光栅作为传感光栅，由于在泵 浦光的作用下，可以激发出线宽为kHz量级的反射光。通过相应的波长解调，在相同增敏方 式下，相比于普通光纤光栅传感器，有源光纤光栅的压力传感器可以实现更高精度的压力测 量。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术中存在的问题，而提供一种应用于海洋观 测的有源光纤光栅压力传感器。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的。这种应用于海洋观测的有源光纤光栅 压力传感器，由弹性增敏单元、温补光栅、测压光栅、光栅固定骨架、耐压外壳、光纤护套 和尾纤保护套组成，所述的测压光栅的两端分别与弹性增敏单元和光栅固定骨架固定，用来 感知压力的变化；温补光栅与弹性增敏单元分离，且与测压光栅并排分布，其两端与光栅固 定骨架固定，用来消除温度对测压光栅的影响；所述的测压光栅与温补光栅在粘接前施加相 近的预拉力，使两光栅处于相同温度与受力状态；在出纤口部分灌注耐腐蚀密封胶对传感器 进行密封处理，使温补光栅、测压光栅的栅区处于一个密闭的空气腔中。

所述的温补光栅和测压光栅为线宽较窄的有源光纤光栅。

所述的耐压外壳表面与弹性增敏单元表面镀钛。

所述的弹性增敏单元与光栅固定骨架进行激光焊接，弹性增敏单元与耐压外壳进行激光 焊接，并用耐腐蚀密封胶做密封处理。

本实用新型的有益效果为：使用线宽较窄的有源光纤光栅，使用线宽较窄的有源光纤光 栅作为传感光栅，具有高压力分辨率及精度，可以用于海洋高压环境下压力监测；传感器表 面镀钛，降低海水对压力传感器金属外壳表面腐蚀；测压光栅和温补光栅平行临近排布，并 施加相近的的预拉力，使两光栅处于相同温度与受力状态，实时补偿温度对于测压光栅的影 响。

附图说明

图1为本实用新型的基本结构示意图。

其中1为弹性增敏单元，2为温补光栅，3为光栅固定骨架，4为耐压外壳，5为光纤护套，6 为尾纤保护套，7为激光焊接点，8为测压光栅，9为光纤粘结点，10为耐腐蚀密封胶。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明：

如图所示，这种应用于海洋观测的有源光纤光栅压力传感器，由弹性增敏单元1、温补 光栅2、测压光栅8、光栅固定骨架3、耐压外壳4、光纤护套5和尾纤保护套6组成，本实 用新型采用线宽较窄的有源光纤光栅作为传感光栅，包括测压光栅和温补光栅，可以保证压 力传感器在海洋环境中高精度、高灵敏度的压力监测。所述的测压光栅8的两端分别与弹性 增敏单元1和光栅固定骨架3固定，用来感知压力的变化；温补光栅2与弹性增敏单元1分 离，且与测压光栅8并排分布，其两端与光栅固定骨架3固定，用来消除温度对测压光栅8 的影响；所述的测压光栅8与温补光栅2在粘接前施加相近的预拉力，使两光栅处于相同温 度与受力状态；确保其对环境的温度响应基本相同，可以实时补偿温度对于测压光栅的影响。 弹性增敏单元用于压力增敏，耐压外壳起光栅保护作用。在出纤口部分灌注耐腐蚀密封胶对 传感器进行密封处理，使温补光栅2、测压光栅8的栅区处于一个密闭的空气腔中。

所述的耐压外壳4表面与弹性增敏单元1表面镀钛，用于降低海水腐蚀。

所述的弹性增敏单元1与光栅固定骨架3进行激光焊接，弹性增敏单元1与耐压外壳4 进行激光焊接，并用耐腐蚀密封胶10做密封处理。