基于光纤光栅海洋温深传感器,本论文主要论述了光栅论文范文相关的参考文献,对您的论文写作有参考作用。
光栅论文参考文献：
摘 要 本文提出了一种新型的光纤光栅海洋监测传感器,可以实现温度和压力的同时测量,且排除温度对压力测量的影响.传感器采用的弹性膜片结构,压力测量光纤直接和膜片连接,膜片在压力作用下产生轴向位移,进而拉动压力测量光纤以实现压力传感；温度测量光纤单独固定,采用的进水腔结构,在保证光纤免受海水冲击的情况下直接和海水接触,实现快速测温,同时实现温度补偿.
关键词 光纤光栅；海洋监測；温深传感器
中图分类号 P7 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2017）188-0062-02
随着国家“一带一路”和海洋战略政策的实施,海洋环境监测越来越重要,监测传感器中最基础的是温盐深（CTD）传感器,其中深度参数通过测量水压得到.光纤光栅对温度和压力都敏感,因此可以采用光纤光栅同时完成温度和压力的测量.温度可以单独测量,而压力的测量会受到温度的影响,因此要消除温度的影响.潘洪亮等[1]提出了一种分程式双灵敏度的光纤光栅压力、温度一体化监测装置.利用分程式的封装结构增大了压力测量范围,实现温度和压力双灵敏度一体化监测,但是该传感器在压力测量中引入了另外的温度传感器作为温度参考,无法做到实时的温度补偿.蔡安等[2]提出了通过引入一根自由状态的光纤光栅来实现温度补偿,但由于两根光纤光栅处于不同的状态,同样无法实现实时补偿温度的变化.何少灵等[3]提出了一种温度实时补偿的高精度光纤光栅压力传感器,可以实现温度的实时补偿,该光纤光栅压力传感器可以应用在温度快速变化的环境中,但是该传感器只能实现压力的测量,不能在海洋监测中同时完成温度和压力的
测量.
本文提出了一种新型的光纤光栅海洋监测传感器,可以实现温度和压力的同时测量,且排除温度对压力测量的影响.
1 原理
基于光纤光栅的海洋温深传感器结构示意图如图1所示.温度和压力测量光纤同时和海水接触,温度会使光纤的反射波长发生改变,通过检测波长变化量就可以计算出温度的改变量,温度测量光纤完成温度测量和压力测量过程中的温度补偿；压力测量基于弹性膜片结构,压力测量光纤直接和弹性膜片连接,膜片的中心位置在海水压力的作用下发生改变,引起压力测量光纤的长度变化,造成其反射波长的改变,通过检测波长变化量就可以计算出压力的改变量.
2 实验和讨论
本文选择两根同型号光纤光栅分别作为温度测量和压力测量光纤,初始反射波长为1 560nm.光纤光栅的栅区长度为10mm,反射率大于80%,边模抑制比大于15dB.实验过程中使用的解调仪型号为MOI130,其波长的检测精度为1pm.
2.1 温度系数确定
首先确定所选两根光纤光栅的温度系数,利用高精度恒温水槽进行温度调整,水槽的温度从0℃调到40℃,调整步长为1℃,记录每个温度下光纤光栅的反射波长,把波长和温度进行拟合,可得光纤光栅的温度一次拟合关系式为 ,拟合曲线如图2所示.
从记录数据可以得出,光纤光栅的温度拟合曲线的误差范围小于0.07%,光纤光栅用于对温度的测量具有很高的线性度.
从图中可以看出温度系数偏小,可以采取在温度测量光纤外加装热膨胀系数大的导热套,以达到提高 值,提高温度测量灵敏度的目的[4].
2.2 压力系数确定
利用把传感器放置于压力罐内以确定其压力系数,压力罐内的压力从0MPa逐渐加压至100MPa,加压步长为2MPa,记录每个压强下光纤光栅的反射波长,通过计算排除温度对压力测量的影响,之后把压力测量光纤的波长和压强进行拟合,可得光纤光栅的压力一次拟合关系式为 ,如图3所示.
从记录数据可以得出,光纤光栅的压力拟合曲线的误差范围小于0.01%,光纤光栅用于对压力的测量具有很高的线性度.
3 结论
光纤材料属于非金属,性质稳定,不会受到电磁干扰的影响,损耗小,测量精度高,同时体积小,安装灵活,耐腐蚀,可靠性好,很适合海洋的监测.本文提出的基于光纤光栅的海洋温深传感器,能高精度稳定地实现温度和压力的同时测量,且压力测量不受温度变化的影响,值得研究融入海洋监测系统.
参考文献
[1]潘洪亮,董惠娟,张广玉,等.分程式双灵敏度光纤光栅压力温度监测装置的研制[J].中国激光,2013,40（2）：158-163.
[2]蔡安,印新达,常晓东,等.具有温度补偿的膜片型光纤光栅温度压力传感器[J].传感器和微系统,2013,32（4）：98-100.
[3]何少灵,郝凤欢,刘鹏飞,等.温度实时补偿的高精度光纤光栅压力传感器[J].中国激光,2015,42（6）：166-170.
[4]徐元哲,马淑婧,张颖,等.新型封装的光纤光栅温度传感器的研究[J].东北电力大学学报,2012,32（4）：83-86.
作者简介：吴路光,海南热带海洋学院.
徐元哲,海南热带海洋学院.
龙顺宇,海南热带海洋学院.
谢鑫刚,海南热带海洋学院.
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