[发明专利]一种抛弃式光纤温深仪测量系统

说明书

本发明提供一种抛弃式光纤温深仪测量系统，包括一个或多个抛弃式光纤温深探头和光信息解调与控制系统，其中，所述抛弃式光纤温深探头用于反射所述光信息解调与控制系统输出的光信号，并将反射光信号通过光纤发送给所述光信息解调与控制系统；所述光信息解调与控制系统输出光信号，并检测每个所述抛弃式光纤温深探头的反射光信号的波长，并基于所述波长解算相应所述抛弃式光纤温深探头所处位置的物理量。本发明可大幅提高国产走航式温深测量设备的测量深度、精度和可靠性。

技术领域

本发明属于海洋观测设备技术领域，尤其涉及一种抛弃式光纤温深仪测量系统。

背景技术

21世纪被称之为“海洋的世纪”，海洋的地位在人类生存和发展中将变得越来越重要，海洋开发已经成为当前任何一个拥有海洋资源的民族国家在确立国家发展战略上的重中之重。海洋环境调查是进行海洋开发的基础和前提，海洋水文调查是海洋环境调查的最基础内容，主要包括温度、盐度、密度、声速、海流等重要的海洋环境参数，是海洋立体监测的重要内容，获取和研究这些参数信息，是掌握海洋变化规律，开发和利用海洋资源的前提。对这些海洋水文参数的监测和获取，一般可分为岸基或浮标固定站位监测、基于船载或机载等移动平台的垂直剖面测量、基于卫星的大面积表层参数遥感测量、以及基于漂流形式的监测等。目前国际上用得最多的调查手段还是基于船载或机载的垂直剖面测量。

船载测量方式可以通过电缆绞车吊放相应的传感器来实现，如国内外常用的温盐深测量仪(CTD)、声速梯度测量仪等，这些设备测量的参数相对精确，但使用时舰船需处于停车漂浮状态，测量过程耗时较长，效率较低，不利于开展大规模的水文调查。

另外一种船载测量方式是走航式测量，使用投弃式剖面测量设备。基本工作方式是，将测量探头投入海中，就能快速地测量海水温度、盐度、电导率等参数在不同深度上的数值，并把获得的这些参数值通过有线或无线的方式传输到舰船上的数据接收系统，在整个测量过程中，无需改变舰船的航行状态。

走航式温度剖面仪的测量探头因为是一次性使用，因此又称为抛弃式温深剖面测量探头(Expendable Bathythermograph，简称XBT)。XBT最重要的部件是温度测量传感器。由于XBT在海水中的下降速度较快，并且需要能够比较准确地测量出温跃层的温度变化，这就对温度传感器的响应时间提出了较高的要求。如果温度传感器的响应时间长，温跃层的温度快速变化相当于经过了一个低通滤波器，温度剧烈变化被平滑了。所以，通常XBT的温度传感器都是使用特殊工艺和材料制成，保证其具有较短的响应时间。由于供电和成本的原因，XBT通常不使用深度传感器，深度信息是通过对探头的外形优化设计，利用流体力学理论和实验的方法归纳出入水后的深度和时间经验公式计算得到。

同时，光纤光栅是利用光纤材料的光敏感性在光纤内建立的一种空间周期性折射率分布，其作用是改变和控制光在其区域内的传播行为和方式。光纤光栅的发明使光纤由被动的传输介质转化为主动的光子器件，光纤光栅传感器就是这种技术的重要用途之一。近年来，光纤光栅传感器的应用日益广泛，其中，温度、应变和压力可以直接影响光纤光栅的波长，光纤温度传感器和压力传感器均具有比较高的测量精度和灵敏度。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种抛弃式光纤温深仪测量系统，包括：一个或多个抛弃式光纤温深探头和光信息解调与控制系统，其中，所述抛弃式光纤温深探头用于反射所述光信息解调与控制系统输出的光信号，并将反射光信号通过光纤发送给所述光信息解调与控制系统；所述光信息解调与控制系统输出光信号，并检测每个所述抛弃式光纤温深探头的反射光信号的波长，并基于所述波长解算相应所述抛弃式光纤温深探头所处位置的物理量。

较佳地，所述物理量包括温度、压力、位移和/或应变。

较佳地，所述抛弃式光纤温深探头包括温度传感器和/或压力传感器。