[发明专利]一种基于倾斜面间隙光纤结构的水下温度测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于倾斜面间隙光纤结构的水下温度测量装置及方法，所述装置包括网状固定套、入射光纤和输出光纤；所述入射光纤和输出光纤相对固定于所述网状固定套内，所述入射光纤和输出光纤的光轴位于同一直线上；网状固定套中，所述入射光纤和输出光纤相对的端面对称倾斜，中间形成倾斜面间隙，水经网状固定套进入所述间隙。本发明基于倾斜面间隙光纤结构，用光纤做为敏感器件，并根据光纤中传输的光强的变化表征温度的变化。因为光纤为石英材质，性能稳定，在水中也可以正常传输光信号，所以不需要做防水处理。其次，光纤尺寸较小，在管道中使用光纤温度传感器，不需要担心传感器对水流速的影响。并且，光纤传感器直接铺设在管道内部，与待测水直接接触，提高了测量精度。

技术领域

本发明属于水下温度测量技术领域，具体涉及一种基于倾斜面间隙光纤结构的水下温度测量装置及方法。

背景技术

水下温度测量传统上采用水电阻电极的方法，但受到水流、水压等因素的影响，测量的水温信号的误差较大。随着水下机器人或深海探测等新兴应用的出现，对能准确且稳定的采集水下温度信号成为了一些领域急切的需要。

光纤温度传感器用光纤做为敏感器件，并根据光纤中传输的光强的变化表征温度的变化。因为光纤为石英材质，性能稳定，在水中也可以正常传输光信号，所以不需要做防水处理。其次，光纤尺寸较小，在管道中使用光纤温度传感器，不需要担心传感器对水流速的影响。并且，光纤传感器直接铺设在管道内部，与待测水直接接触，提高了测量精度。

发明内容

本发明提出一种基于倾斜面间隙光纤结构的水下温度测量装置及方法，以倾斜端面间隙的光纤结构作为温度传感器件，光在光纤中传输时，经空气间隙时，空气隙中的水温变化改变传输光的光强，根据光强变化检测水温变化。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于倾斜面间隙光纤结构的水下温度测量装置，包括网状固定套、入射光纤和输出光纤；

所述入射光纤和输出光纤相对固定于所述网状固定套内，所述入射光纤和输出光纤的光轴位于同一直线上；

网状固定套中，所述入射光纤和输出光纤相对的端面对称倾斜，中间形成倾斜面间隙，水经所述网状固定套进入所述间隙。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的一种基于倾斜面间隙光纤结构的水下温度测量装置的温度测量方法，包括以下步骤：

光源向所述倾斜面间隙水下光纤温度测量装置发射光信号；

测量所述倾斜面间隙水下光纤温度测量装置中输出光纤的输出光功率；

根据输出光功率计算间隙中水的折射率；

由计算所得水的折射率查表获得水温。

上述的光源采用半导体激光器，发射红外宽带光信号。

上述的输出光纤的输出光功率包括入射光纤纤芯光轴上一半的光功率进入输出光纤纤芯的光功率和入射光纤纤芯光轴下一半的光功率进入输出光纤的光功率。

上述的能进入输出光纤上一半纤芯的光功率与输入光纤上一半输出的光功率之比为m＝k(h/a)²，k为耦合系数，h为入射光纤折射点到光轴的垂直距离，a为纤芯半径；所述耦合系数k根据实验得到。

上述的入射光纤纤芯光轴下一半的光功率全部进入输出光纤。

本发明具有以下有益效果：

本发明装置适合于水下温度的测量，不仅尺寸小，质量轻，而且石英材料对水压不敏感，测量误差很小。

附图说明