本實用新型專利技術公開一種長周期光纖光柵檢測海水鹽度的裝置，將光纖耦合器(2)輸入光纖接頭P0與光源(1)連接；光纖耦合器(2)的輸出光纖接頭P2與光譜儀(9)連接，輸出光纖接頭P1與刻有長周期光柵(6)的光纖的一個端面相連接；長周期光柵(6)柵區部分的光纖拉直固定于包含凹型液體槽(5)的支架(3)上，刻有長周期光柵(6)的光纖另一端的平整端面鍍有反射膜(8)；光譜儀(9)的輸出端口和溫度傳感器模塊(7)分別與信號采集模塊(10)相連接，信號采集模塊(10)與A/D轉換模塊(11)相連接，A/D轉換模塊(11)與單片機(12)連接。本實用新型專利技術的裝置體積小、重量輕、耐腐蝕、靈敏度高、抗電磁干擾。
【技術實現步驟摘要】
本技術涉及海水鹽度檢測
,具體涉及一種長周期光纖光柵檢測海水鹽度的裝置。
技術介紹
鹽度是海水的重要參數，海洋中發生的許多現象和過程與鹽度的分布變化有著密切的關系。精確檢測海水鹽度，對研究海洋環流、海洋環境保護、海洋氣候預測、海洋資源勘探、海洋資源開發利用、海水養殖、軍事航道測量等諸多海洋活動及海洋科學研究有著十分重要的意義和指導作用，能夠為我國海洋上的經濟活動尤其是海洋軍事活動提供十分重要的服務和保障。隨著人們對海洋認識和科技的不斷進步，人們提出了多種檢測海水鹽度的測量技術，主要有電導率法、表面等離子共振法、微波空間遙感法、布里淵散射法、拉曼光譜法、紫外光譜法、核磁共振等，如《儀器儀表學報》2005.26(8)發表了吳英才、符運良等合著的《基于表面等離子共振原理的一種新型鹽度光學傳感器》，《光電技術應用》2011.07(10)發表了刁振威和劉蘭軍合著的《一種新型海水鹽度測量技術》，介紹了電導法測量海水鹽度的技術方案，《海洋技術》2006.25(3)發表了陸兆軾、史久新等合著的《微波輻射計遙感海水鹽度的水池實驗研究》。電導率法測量精度高，可現場連續檢測，但電導率是以鹽度、溫度、壓力為參數得到的，存在三種參數不同步造成的誤差，且電極易損壞、易受水質污染和電磁干擾而影響測量的精度；微波遙感法方便、快捷，能夠大面積、全天時、連續、動態地對海水鹽度實時監測，然而由于微波穿透能力弱(幾毫米)，該法只適于海水表面測量，限制了它的應用范圍，而且該法易受外來因素的影響，測量精度很低；表面等離子共振法、布里淵散射法、紫外吸收光譜法、核磁共振技術等所用儀器結構復雜，體積龐大，很難用于海水鹽度的現場實時檢測。鑒于海水鹽度檢測的重要性，近年來也出現不少檢測海水鹽度的專利。申請號201510412705.9專利公開了一種在藍寶石基片上制作銠電極用于檢測海水鹽度的方法；申請號201310561955.X專利公開了一種基于MEMS技術的接觸式pt四電極鹽度傳感器的方法；申請號201410612672.8專利公開了一種以兩塊平行板為極板、以兩根平行安置的黃銅鍍金表面的金手指做探頭的鹽度檢測方法；申請號CN201210244182.8專利公開了一種包括電導池、恒溫槽、高精度標準電阻、正弦波發生器、電壓信號轉換器等元件的海水鹽度測量裝置。這幾種專利的方法均是以電極方式傳導、通過對電壓、電流、電導等信號的采集實現對海水鹽度的檢測。這種電極式鹽度傳感器容易受海水的腐蝕和電磁的干擾，而且電極在長期使用過程中容易出現極化現象，進而影響測量的準確性和使用壽命。申請號201310006396.6公開了一種利用流動注射分光光度法產生的折光系數效應來測定海水鹽度的方法，但這種僅僅依靠分光光度的方法，容易受具有紫外或熒光吸收特征的物質的影響，對海水測量的精度有待進一步提高。申請號201010603445.0公開了一種棱鏡模型多次折射的海水鹽度檢測裝置，利用了光束在一組棱鏡模型的光學玻璃之間的多次折射進行測試海水鹽度，由于多次使用棱鏡玻璃塊，結構顯得相對復雜。申請號02117422.9公開了一種光纖海水鹽度檢測方法及裝置，其原理是通過檢測不同鹽度的折射率變化引起CCD光敏面上的光斑位置變化實現鹽度測量，但是該裝置為了測量折射率采用了棱鏡結構，這無形中擴大了檢測裝置的體積，也沒有考慮溫度變化對光線造成偏移的影響。申請號201410425894.9公開了一種利用微納光纖環形腔傳感器測量海水鹽度的方法，但是由于制作微納光纖環形腔的過程中需要對標準單模光纖的尾端拉細，降低了光纖抗機械干擾的能力。申請號201120543880.9公開了一種基于FBG的測量海水鹽度的傳感器，該傳感器中使用了經過腐蝕的布拉格光柵，使傳感器的抗機械強度降低，而且，布拉格光柵的靈敏度遠遠低于長周期光柵。上述專利和方法都存在一些其自身難于克服的缺點和局限性，這些檢測海水鹽度的裝置和系統，不能在復雜多變的海洋環境中進行長期可靠的實時監測，無法滿足現代海洋調查的要求。因此，研制堅固、可靠、體積小、精度高、可實現遠距離信號傳輸、抗腐蝕、抗干擾能力強的新型鹽度傳感器是當前急需解決的問題。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種長周期光纖光柵檢測海水鹽度的裝置，以解決上述現有技術存在的問題，使檢測海水鹽度的裝置體積小、重量輕、耐腐蝕、靈敏度高、抗電磁干擾。為實現上述目的，本技術提供了如下方案：本技術提供一種基于長周期光柵的海水鹽度檢測裝置，包括光源、光纖耦合器、液體槽、長周期光柵、溫度傳感器模塊、光譜儀、信號采集模塊、A/D轉換模塊、單片機和輸出模塊；所述光纖耦合器輸入端的光纖接頭P0與所述光源連接；所述光纖耦合器的第二輸出光纖接頭P2與所述光譜儀連接，第一輸出光纖接頭P1與刻有長周期光柵的光纖的一個端面相連接；所述長周期光柵柵區部分的光纖被拉直固定于包含可盛放海水的凹型液體槽的支架上，刻有長周期光柵的光纖另一端的平整端面鍍有反射膜；所述光譜儀的輸出端口和所述溫度傳感器模塊分別與所述信號采集模塊相連接，所述信號采集模塊與所述A/D轉換模塊相連接，所述A/D轉換模塊與所述單片機相連接，所述單片機與所述輸出模塊連接。可選的，所述溫度傳感器模塊置于固定長周期光柵的支架的液體槽中。可選的，所述光纖耦合器為2×2單模光纖耦合器。可選的，所述長周期光柵為未經過納米薄膜修飾的裸長周期光柵、經過氫氟酸刻蝕的長周期光柵或各種納米薄膜材料在柵區包層表面修飾的長周期光柵。可選的，所述輸出模塊包括液晶顯示屏、手機或電腦中的至少一種。本技術還提供一種基于長周期光柵的海水鹽度檢測方法，包括如下步驟：步驟一，首先將光纖耦合器輸入端的光纖接頭P0和光源相連接，光纖耦合器輸出端的一個光纖接頭P2與光譜儀相連接，光纖耦合器輸出端的另一個光纖接頭P1與刻有長周期光柵的光纖的一個端面相連接；長周期光柵柵區部分的光纖被拉直固定于包含可盛放海水的凹型液體槽的支架上，刻有長周期光柵的光纖另一端的平整端面鍍有反射膜；光譜儀的輸出端口和溫度傳感器模塊分別與信號采集模塊相連接，然后信號采集模塊與A/D轉換模塊相連接，A/D轉換模塊與單片機相連接，通過液晶顯示屏顯示出鹽度的數值，或通過藍牙、WIFI或者USB端口在手機或電腦上對鹽度數據進行讀取和儲存；步驟二，配制一系列標準鹽度溶液，然后在某一恒定的溫度下，用固定好的長周期光柵測試配制好的標準液，接著對信號和數據進行算法處理，制定鹽度與諧振波長、諧振強度值之間變化關系的標準曲線；步驟三，逐漸增加或降低長周期光柵的溫度，并在純水中同步測試固定好的長周期光柵的諧振波長、諧振強度的變化值，接著對信號和數據進行算法處理，得出長周期光柵的諧振波長、諧振強度的變化值與溫度的對應關系的標準曲線；步驟四，用固定好的長周期光柵和溫度傳感器模塊分別實時測試真實海水環境中的海水，用在真實海水中測得的長周期光柵的諧振波長和諧振強度值，減掉溫度所引起的長周期光柵諧振波長或諧振強度變化值，將校正處理后得出的諧振波長和諧振強度值與鹽度的標準曲線對照，得出海水的鹽度值；步驟五，通過液晶顯示屏顯示出海水鹽度的數值，或通過藍牙、WIFI或者USB端口在手機或電腦上對海水鹽度數據進行讀取和儲存本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種長周期光纖光柵檢測海水鹽度的裝置，其特征在于：包括光源(1)、光纖耦合器(2)、液體槽(5)、長周期光柵(6)、溫度傳感器模塊(7)、光譜儀(9)、信號采集模塊(10)、A/D轉換模塊(11)、單片機(12)和輸出模塊；所述光纖耦合器(2)輸入端的光纖接頭P0與所述光源(1)連接；所述光纖耦合器(2)的第二輸出光纖接頭P2與所述光譜儀(9)連接，第一輸出光纖接頭P1與刻有長周期光柵(6)的光纖的一個端面相連接；所述長周期光柵(6)柵區部分的光纖被拉直固定于包含可盛放海水的凹型液體槽(5)的支架(3)上，刻有長周期光柵(6)的光纖另一端的平整端面鍍有反射膜(8)；所述光譜儀(9)的輸出端口和所述溫度傳感器模塊(7)分別與所述信號采集模塊(10)相連接，所述信號采集模塊(10)與所述A/D轉換模塊(11)相連接，所述A/D轉換模塊(11)與所述單片機(12)相連接，所述單片機(12)與所述輸出模塊連接。
【技術特征摘要】
1.一種長周期光纖光柵檢測海水鹽度的裝置，其特征在于：包括光源(1)、光纖耦合器(2)、液體槽(5)、長周期光柵(6)、溫度傳感器模塊(7)、光譜儀(9)、信號采集模塊(10)、A/D轉換模塊(11)、單片機(12)和輸出模塊；所述光纖耦合器(2)輸入端的光纖接頭P0與所述光源(1)連接；所述光纖耦合器(2)的第二輸出光纖接頭P2與所述光譜儀(9)連接，第一輸出光纖接頭P1與刻有長周期光柵(6)的光纖的一個端面相連接；所述長周期光柵(6)柵區部分的光纖被拉直固定于包含可盛放海水的凹型液體槽(5)的支架(3)上，刻有長周期光柵(6)的光纖另一端的平整端面鍍有反射膜(8)；所述光譜儀(9)的輸出端口和所述溫度傳感器模塊(7)分別與所述信號采集模塊(10)相連接，所述信號采集模塊(10)與所述A/D轉換...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李秋順，史建國，董文飛，向棟，楊艷，孟慶軍，蔡雷，鄭嵐，倪家升，王昌，
申請(專利權)人：山東省科學院生物研究所，
類型：新型
國別省市：山東;37
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