本创造触及一种运用光纤f-p折射率传感器丈量海水盐度的在线检测办法，归于丈量技能范畴。

  盐度是海水的重要特性，是研讨海水物理、化学性质及其有关进程的重要参数。海水盐度的实时在线检测，在海洋环境保护与生态管理、海洋科学、海洋工程和军事国防等范畴有重要意义。近年来，关于海水盐度的检测技能得到了广泛注重。现有的海水盐度丈量办法有电导率法、微波空间遥感法、外表等离子体共振法、布里渊散射法、拉曼光谱法等。电导率法稳定性和分辨率高，可现场接连检测，但电极极易损坏、易受水质污染和电磁搅扰，影响丈量的精度；微波遥感技能运用微波辐射计丈量海水的亮度温度，经过反演得到海水盐度。该办法适用于海水盐度的大面积丈量，具有全天候的长处，但因为微波穿透才能弱，该办法仅限于海水外表的盐度反演，丈量精度不高。外表等离子体共振法、布里渊散射法、拉曼光谱法等丈量办法所用仪器结构杂乱，体积巨大，很难用于海水盐度的现场实时检测。

  本创造的意图在于针对现有技能之坏处，供给一种海水盐度的丈量办法，以完成杂乱多变海洋环境中海水盐度的长时间实时监测。

  一种海水盐度的丈量办法，所述办法运用波长值可调的窄带光源、光纤f-p折射率传感器、光纤bragg光栅温度传感器、数据收集卡和操控单元树立丈量体系，窄带光源输出的光信号由榜首光耦合器分红参阅光和传感光，参阅光顺次经f-p规范具和光电检测器送入数据收集卡，传感光由第二耦合器分为两路后别离入射到折射率传感器和光栅温度传感器，反射回的光经光电检测器送入数据收集卡，操控单元经过对数据收集卡收集的两路反射光谱进行剖析，得到被测海水的盐度值。

  b.对丈量体系的温度丈量特性进行标定：将光纤bragg光栅温度传感器放入到恒温槽中，一起在恒温槽中放入规范的温度丈量设备，记载温度传感器的反射波长及恒温槽中规范温度丈量设备的温度丈量值，重复屡次丈量，树立标定数据表；运用多项式拟合的办法，取得温度传感器的反射波长与温度的联系；

  c.对丈量体系在不同温度下的盐度特性进行标定：依据海水中各种成分的百分比，在特定温度下，配备不同盐度值的规范盐度溶液，运用光纤f-p折射率传感器对不同盐度值的溶液进行丈量，记载其反射光信号比照度ratio，重复收集多组数据，树立数据表，改动温度值，重复丈量进程，树立不同温度下、不同盐度时折射率传感器反射光信号比照度ratio数据表；

  d.将光纤f-p折射率传感器和光纤bragg光栅温度传感器放入待测海水中，运用数据收集卡收集两传感器的反射光信号，操控单元对反射光信号进行剖析，取得折射率传感器反射光信号比照度ratio及温度传感器的反射波长；

  e.依据温度传感器的反射波长与温度的联系得到海水温度，然后经过查阅不同温度下、不同盐度时折射率传感器反射光信号比照度ratio数据表，得到被测海水的盐度值。

  上述海水盐度的丈量办法，所述光纤f-p折射率传感器包含石英毛细管和两根单模光纤，榜首单模光纤的首端接纳传感光，尾端刺进石英毛细管的首端，第二单模光纤套装在石英毛细管的尾端，第二单模光纤的首端与榜首单模光纤的尾端之间构成空气腔，尾端与被测海水触摸。

  上述海水盐度的丈量办法，所述波长值可调的窄带光源由宽带光源、隔离器和可调谐f-p滤波器组成，所述宽带光源输出的光信号顺次经隔离器和可调谐f-p滤波器送入榜首光耦合器，所述可调谐f-p滤波器的扫描信号由操控单元操控数据收集卡输出。

  上述海水盐度的丈量办法，所述光纤f-p折射率传感器中，两根单模光纤与石英毛细管之间经过紫外胶固化衔接。

  上述海水盐度的丈量办法，所述光纤f-p折射率传感器和光纤bragg光栅温度传感器固定在一起。

  本创造运用光纤传感器作为丈量单元，其间海水温度传感器及折射率传感器均为光学传感器，无需供电，与水上渠道没有任何电气衔接，仅经过两根光纤相连，归于海水丈量端彻底不带电的丈量办法，可以在恶劣环境条件下牢靠运转，然后完成了杂乱多变海洋环境中海水盐度的长时间实时监测。

  图中各标号别离表明为：1、榜首单模光纤，2、石英毛细管，3、第二单模光纤，4、空气腔，h1、榜首环形器，h2、第二环形器，a、榜首反射面，b、第二反射面，c、第三反射面。

  本创造的意图在于针对现有技能之坏处，研发巩固、牢靠、体积小、精度高、抗腐蚀，抗搅扰才能强的新式传感器。然后供给一种依据光纤传感的海水盐度检测办法，可以实时监测盐度改动，进步立体化海洋环境信息获取和深海勘探才能，推进国家海洋高技能配备的开展。

  为了使本创造的意图及操作愈加清楚理解，以下结合施行例对本创造做进一步详细阐明。需求阐明的是，此场所描绘的详细施行例仅仅用以解说本创造，并不用于限制本创造的其他施行办法。

  参看图1，本创造所选用的丈量体系包含波长值可调的窄带光源、两个光耦合器、光纤f-p折射率传感器、光纤bragg光栅温度传感器、f-p规范具、三个光电检测器、数据收集卡及操控单元(操控及处理单元)。其间，波长值可调的窄带光源由宽带光源、隔离器和可调谐f-p滤波器组成，宽带光源宣布的宽带光信号经隔离器后入射可调谐f-p滤波器，经可调谐f-p滤波器后构成窄带光波，窄带光波经分光比为90：10的榜首耦合器分红两路光信号，占比为10％的光通道作为参阅通道，参阅光信号经f-p规范具和光电检测器后被数据收集卡收集；占比为90％的一路为传感通道，经2*2的第二耦合器后分为两路传感信号，两路传感光信号别离经榜首环形器h1和第二环形器h2衔接光纤f-p折射率传感器及光纤bragg光栅温度传感器，两路传感信号的反射光信号别离经过第二光电检测器和第三光电检测器后被数据收集卡收集，操控单元对收集到的两路反射光谱进行剖析，取得海水温度及折射率传感器反射光信号比照度ratio(折射率)，比照海水盐度、温度与信号比照度的的数据表格，得到被测海水的盐度值，然后完成海水盐度的在线检测。光纤bragg光栅英文：fiberbragggrating，文献中常将光纤bragg光栅简称为fbg；光纤f-p传感器英文：fabry-perot，文献中常将fabry-perot简称为f-p。操控单元经过数据收集卡供给的锯齿波电压扫描可调谐f-p滤波器，调理可调谐f-p滤波器透射窄带光波的波长值，使之遍历整个作业波谱规模。

  参看图2，光纤f-p折射率传感器选用两头为单模光纤，中心保存一个空气微腔的结构。两单模光纤别离从两头刺进内径微大于光纤直径的石英毛细管中，中心构成空气腔。该传感器的制造办法为：将切平的榜首单模光纤1尾端刺进石英毛细管2首端，榜首单模光纤1与石英毛细管2选用紫外胶固化，将切平的第二单模光纤3首端刺进石英毛细管2尾端，第二单模光纤3与石英毛细管2选用紫外胶固化，榜首单模光纤1与第二单模光纤3在石英毛细管2中构成空气腔4，运用光纤切割刀在间隔第二单模光纤3首端必定长度处将第二单模光纤3及石英毛细管2堵截。传感器的三个反射面别离为榜首单模光纤1与空气腔4界面(即榜首反射面a)，空气腔4与第二单模光纤3界面(即第二反射面b)，第二单模光纤3与外部海水界面(即第三反射面c)。记空气腔的长度为l1，第二单模光纤长度为l2，由三个反射面构成三个f-p腔，腔长别离为l1、l2、l1+l2，单模光纤、空气腔与海水的折射率别离为nsmf、n、n′，三个反射面的能量反射率别离为r1，r2，r3，其间反射率r3与海水的折射率相关，其值别离为：

  三个反射面的反射率都远小于1，反射光谱为三个双光束干与反射谱的线性叠加，传感器的整体反射电场er近似为三个端面一阶反射电场之和：

  其间ei为入射场强，α为光穿过榜首f-p腔时发生的散射损耗，a1、a2、a3别离为光穿过三个反射面的传输损耗因子，β为光的传播常数，其值为：

  图3是光纤f-p折射率传感器归一化反射谱示意图；在干与图画包络波谷处，比照度最大，即细条纹的波峰起伏值rfp(λ2)与波谷起伏值rfp(λ1)相差最大，选取此处的比照度来ratio确认n′，在海水盐度规模内，v与n′呈线性改动。

  波长值可调的窄带光源的f-p滤波器的扫描信号由操控单元操控数据收集设备输出。光纤f-p折射率传感器和光纤bragg光栅温度传感器经过外部封装结构固定在一起，丈量同一点的折射率及温度。

  图4是光纤bragg光栅反射谱示意图，光纤bragg光栅是一种最简略的光纤光栅，其折射率调制深度和光栅周期一般都是常数，当入射光谱经过光栅时，波长为λ的单色光被光栅反射回入射端，其余光透射。光纤bragg光栅反射光的布拉格波长λ满意λ＝2neffλ，其间neff为光纤有用折射率，λ为光栅的周期。光纤基模在布拉格波长上的有用折射率和光栅的周期都是温度和应变的函数。因而，温度和应变的改动可以经过布拉格波长λ的改动反映出来。在屏蔽应变的条件下，布拉格波长λ仅仅温度的函数，经过检测反射谱布拉格波长值，运用标定的系数核算丈量点的温度。

  进程二，对丈量体系的温度丈量特性进行标定：将光纤bragg光栅温度传感器放入到高精度的恒温槽中，一起在高精度恒温槽中放入规范的温度丈量设备，记载温度传感器的反射波长及高精度恒温槽中规范温度丈量设备的温度值，重复屡次丈量，树立标定数据表，存入核算机，为后续丈量供给规范。运用多项式拟合，取得光纤bragg光栅反射波长与温度的联系。

  进程三，对丈量体系在不同温度下的盐度特性进行标定：依据海水中各种成分的百分比，在特定温度下，配备不同盐度值的规范盐度溶液，运用光纤f-p折射率传感器对不同盐度值的溶液进行丈量，记载比照度ratio，重复屡次收集多组数据，树立数据表，改动温度值，重复丈量进程，树立不同温度下、不同盐度时ratio数据表，存入核算机，为后续丈量供给规范。

  进程四，将封装好的f-p折射率传感器及光纤bragg光栅温度传感器放入待测海水中，运用数据收集卡收集光纤f-p折射率传感器及光纤bragg光栅温度传感器的反射光谱信号，剖析反射回的传感信号，取得光纤f-p折射率传感器的比照度ratio及光纤bragg光栅温度传感器的反射峰值波长。

  进程五，依据温度传感器的反射波长与温度的联系得到海水温度，然后经过查阅不同温度下、不同盐度时折射率传感器反射光信号比照度ratio数据表，得到被测海水的盐度值。

  在折射率丈量进程中，海水不需求填充进f-p腔内，传感器可以在恶劣环境的条件下运用；稳定性和牢靠性好，制造简略，具有较大的丈量灵敏度；因为光纤的热膨胀系数很小，在海水温度改动规模内腔长的改动量十分小，具有较低的温度敏感性。