[发明专利]基于LPG的海水表层温度传感器、温度测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于LPG的海水表层温度传感器、温度测量系统及方法，涉及海洋环境监测、调查技术领域。温度传感器包括轴向等间距缠绕并粘接于定位杆上的光纤，光纤上等间距写制有多个LPG，光纤一端连接甲板上的一体化解调模块，另一端端面镀有反射膜。温度测量系统包括位于甲板上的数据处理模块、一体化解调模块、承重光缆和上述的海水表层温度传感器，所述一体化解调模块包括光源和波长解调模块，所述一体化解调模块通过承重光缆连接海水表层温度传感器的光纤，所述波长解调模块连接数据处理模块。本发明所公开的海水表层温度传感器、温度测量系统及方法在提高测量精度和降低成本的基础上，实现了海气界面全方位、高分辨率立体化监测。

技术领域

本发明涉及海洋环境监测、调查技术领域，特别涉及一种基于LPG（长周期光纤光栅）的海水表层温度传感器、温度测量系统及方法。

背景技术

准确获取海水表层（海气界面水边界层）温度数据对于气候变化、海洋环境、国防军事以及水产养殖等研究方面具有重要的科学意义。《海气界面水边界层温度剖面精细测量技术研究》论文中指出：国内外海洋领域学者普遍把海水0-0.5m深度范围定义为海气界面水边界层。

目前，海水温度监测主要有单点水温传感器、远红外以及卫星遥感技术等。而单点水温传感器体积大，在0-0.5m深度范围内能够获取的温度剖面数据有限；远红外以及卫星遥感技术只能获得海水表面的温度数据，无法获取海水内部温度。

目前，有针对海水表层0-0.5m的海水剖面温度进行高精度立体观测的传感器，但是采用的是电学温度传感器，一方面由于电学温度传感器本身尺寸的限制，无法在0-0.5m的空间布置更多的传感器，扩展性不高，导致在温度剖面上的测量分辨率低；另一方面电学温度传感器封装时需考虑密封防水等因素，使得传感器复杂、制造和维护成本都较高，应用场景受限。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于LPG的海水表层温度传感器、温度测量系统及方法，以达到在提高测量精度和降低成本的基础上，实现海气界面全方位立体监测，提高空间分辨率的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于LPG的海水表层温度传感器，包括轴向等间距缠绕并粘接于定位杆上的光纤，所述光纤上等间距写制有多个LPG，所述光纤一端连接甲板上的一体化解调模块，另一端端面镀有反射膜。

上述方案中，所述定位杆为光纤布置螺杆或光轴，所述光纤等间距缠绕于光纤布置螺杆上的光纤布置槽内或紧密缠绕于光轴上。

进一步的技术方案中，所述LPG的栅区长度和相邻两个LPG之间的间隔长度相同，且满足如下关系：

其中，L为LPG的栅区长度/相邻两个LPG之间的间隔长度，D为定位杆的直径，d为光纤横截面直径，S为螺距。

上述方案中，所述定位杆两端安装于支撑架上，所述支撑架顶部开设光纤入口。

上述方案中，所述光纤横截面直径为0.25mm。

上述方案中，所述支撑架和定位杆均为铍青铜或海军铜材料。

上述方案中，所述支撑架外设置锌块作为牺牲阳极。

一种基于LPG的海水表层温度测量系统，包括位于甲板上的数据处理模块、一体化解调模块、承重光缆和海水表层温度传感器，所述一体化解调模块包括光源和波长解调模块，所述一体化解调模块通过承重光缆连接海水表层温度传感器的光纤，所述波长解调模块连接数据处理模块。

上述方案中，所述承重光缆包括裸光纤和包裹于裸光纤外部的铠装保护套。

一种基于LPG的海水表层温度测量方法，采用基于LPG的海水表层温度测量系统，包括如下步骤：