本實用新型涉及消耗性溫度分布測量領域、光纖傳感領域，尤其是一種基于光纖FP傳感器的拋棄式溫深測量探頭。

背景技術(shù)：

為了解決艦船在機動狀態(tài)下的海洋溫深剖面的測量問題，1963年，美國Sippican公司開發(fā)了世界上第一個用于溫深剖面測量的測量探頭XBT(Expendable Bathythermograph system)，可在艦船機動狀態(tài)條件下，快速獲取海洋的溫深剖面。自此，XBT技術(shù)迅速發(fā)展，并得到了廣泛應用。截止到2009年，根據(jù)公開的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，自XBT問世以來的50年間，僅Sippican公司生產(chǎn)的XBT探頭數(shù)量就累計達到了6000000支。

目前，國際上生產(chǎn)消耗性溫度分布測量儀的有美國、日本等國的多家公司，有代表性的是美國的Lockheed Martin公司的子公司Sippican，產(chǎn)品型號為：MK21 USB DAQ，T-4和T-7；日本TSK(鶴見精機)的T-10、T-7。其T4、T7兩型一次性溫度探頭廣泛應用于海軍反潛戰(zhàn)、國際海洋科考等領域。此外，國際上還有韓國、意大利等國開發(fā)有多款同種用途的產(chǎn)品。

我國從上世紀70年代中期開始引進XBT，80年代開始進行產(chǎn)品開發(fā)，但由于溫度傳感器技術(shù)水平過后，進展緩慢。90年代后期，隨著溫度傳感器制造水平的進步，研制開始取得突破。中科院聲學所東海研究站開發(fā)有產(chǎn)品D3、D5、D7，國家海洋技術(shù)中心開發(fā)有產(chǎn)品SZC16-1，已經(jīng)通過了產(chǎn)品設計定型。和國外產(chǎn)品相比，國內(nèi)產(chǎn)品在測試精度低、測試一致性較差，并且產(chǎn)品投放成功率很低，只有64％，而美國同類產(chǎn)品達到了95％，所以暫時還無法取代國外產(chǎn)品。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種測試精度更高、準確度更好的基于光纖FP傳感器的拋棄式溫深測量探頭。

本實用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案：這種基于光纖FP傳感器的拋棄式溫深測量探頭，主要包括導流罩、繞線骨架、光纖線圈、導流頭和傳感器組件，導流罩和導流頭構(gòu)成整體的外殼部分，繞線骨架固定在導流頭上，導流頭和繞線骨架內(nèi)部空間構(gòu)成腔體，傳感器組件固定在繞線骨架內(nèi)部。

所述傳感器組件由1×2耦合器、光纖FP溫度傳感器及光纖FP壓力傳感器構(gòu)成，1×2耦合器的一端尾纖和光纖線圈連接，另一端兩根尾纖分別連接光纖FP溫度傳感器和光纖FP壓力傳感器，傳感器組件中的光纖FP溫度傳感器和光纖FP壓力傳感器位于導流頭的進水口內(nèi)側(cè)附近。

所述光纖FP溫度傳感器和光纖FP壓力傳感器通過1×2耦合器并聯(lián)連接共同構(gòu)成傳感器組件，傳感器組件靠近導流頭進水口內(nèi)側(cè)，或者位于繞線骨架內(nèi)部。

所述傳感器組件由光纖FP溫度傳感器及光纖FP壓力傳感器直接串聯(lián)構(gòu)成，傳感器組件靠近導流頭進水口內(nèi)側(cè)，或者位于繞線骨架內(nèi)部。

所述光纖FP溫度傳感器和光纖FP壓力傳感器的傳輸光纖為通信光纖或其他特種光纖。

所述導流罩的尾部及側(cè)面設有排水孔。

所述溫深測量探頭的整體呈水滴形。

本實用新型有益的效果是：本實用新型采用流線型外形設計，導流罩尾翼的設計以及導流頭尺寸、重量和探頭整體重心的合理設計，確保了探頭具有穩(wěn)定的下降姿態(tài)及一定的下降速度。作為探頭的核心部分，光纖FP溫度傳感器、光纖FP壓力傳感器采用并聯(lián)方式連接，通過1×2耦合器構(gòu)成傳感器組件，光纖FP溫度傳感器用于測溫，對壓力不敏感，并用于補償光纖FP壓力傳感器由溫度變化帶來的附加壓力漂移，本實用新型具有溫深測試范圍廣、測試精度高、響應時間快、一致性好等優(yōu)點，探頭及信號的傳輸可實現(xiàn)全光纖化，具有較強的抗電磁干擾能力和環(huán)境適應性。

附圖說明

圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)剖視示意圖。

附圖標記說明：導流罩1，繞線骨架2，光纖線圈3，1×2耦合器4，導流頭5，光纖FP溫度傳感器6，光纖FP壓力傳感器7。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明：

如圖所示，這種基于光纖FP傳感器的拋棄式溫深測量探頭，主要包括導流罩1、繞線骨架2、光纖線圈3、導流頭5和傳感器組件，導流罩1和導流頭5構(gòu)成整體的外殼部分，繞線骨架2固定在導流頭5上，導流頭5和繞線骨架2內(nèi)部空間構(gòu)成腔體，傳感器組件固定在繞線骨架2內(nèi)部。傳感器組件由1×2耦合器4、光纖FP溫度傳感器6及光纖FP壓力傳感器7構(gòu)成，光纖FP溫度傳感器6和光纖FP壓力傳感器7通過1×2耦合器4并聯(lián)連接共同構(gòu)成傳感器組件，傳感器組件靠近導流頭5進水口內(nèi)側(cè)，或者位于繞線骨架2內(nèi)部。1×2耦合器4的一端尾纖和光纖線圈3連接，另一端兩根尾纖分別連接光纖FP溫度傳感器6和光纖FP壓力傳感器7，傳感器組件中的光纖FP溫度傳感器6和光纖FP壓力傳感器7位于導流頭5的進水口內(nèi)側(cè)附近。光纖FP溫度傳感器6和光纖FP壓力傳感器7是用于探頭溫、壓測量的核心器件，探頭溫、深信號通過光纖線圈3進行上傳，傳輸光纖為通信光纖或其他特種光纖。導流罩1的尾部及側(cè)面設有排水孔。溫深測量探頭的整體呈水滴形。由導流頭5和繞線骨架2內(nèi)部空間構(gòu)成的腔體，適用除光纖FP溫度傳感器6和光纖FP壓力傳感器7之外基于其他傳感原理的光纖溫度和傳感器壓力。

在一定工藝條件下，傳感器組件不包括1×2耦合器4，傳感器組件由光纖FP溫度傳感器6及光纖FP壓力傳感器7直接串聯(lián)構(gòu)成，傳感器組件靠近導流頭5進水口內(nèi)側(cè)，或者位于繞線骨架2內(nèi)部。

本實用新型以光纖FP溫度傳感器和光纖FP壓力傳感器為核心器件，用于海洋溫、深剖面的測量。其中，光纖FP溫度傳感器設計僅對溫度敏感，光纖FP壓力傳感器設計對壓力和溫度交叉敏感，光纖FP溫度和壓力傳感器設計對溫度響應時間相同或一致。光纖FP溫度和壓力傳感器所測溫、壓滿足以下公式：

Δλ₁＝K_PPΔP+K_PTΔT (1)

Δλ₂＝K_TΔT (2)

根據(jù)公式(1)和(2),得到溫度、壓力變化量如下：

其中，K_T為光纖FP溫度傳感器的溫度系數(shù)，K_PP和K_PT分別為光纖FP壓力傳感器的壓力系數(shù)和溫度系數(shù)；Δλ₁和Δλ₂為可測變化量，由數(shù)據(jù)采集設備直接解調(diào)給出，經(jīng)過計算得到溫、深數(shù)據(jù)。

基于光纖FP傳感器的拋棄式溫深測量探頭，在光纖FP溫度和壓力傳感器設計上，相同溫度響應保證了兩種不同參量傳感器實時溫度補償?shù)目尚行?；同時，在傳感器組件設計上，兩種傳感器在空間上并行排列，保證了兩者所處空間海水溫度、壓力變化的一致性；在傳感器組件的裝配設計上，靠近導流頭進水口內(nèi)側(cè)附近，保證了探頭的對海水溫、壓變化測量的快速響應。

在探頭整體設計上，為保證探頭內(nèi)、外海水的充分交換，在導流罩尾部及側(cè)面設計有一定孔徑大小的排水孔，保證海水有進有出，進出及時，交換充分。在探頭整體設計上，對導流頭、導流罩及繞線骨架及光纖線圈尺寸、重量進行計算，保證探頭重心在合理位置，以保證其合理的下降速度。

由1×2耦合器4、光纖FP溫度傳感器6、光纖FP壓力傳感器7構(gòu)成的傳感器組件，光纖FP溫度傳感器6和光纖FP壓力傳感器7并聯(lián)連接，在空間上并排布置。傳感器組件在繞線骨架2內(nèi)部固定，其中1×2耦合器4未連傳感器的一端和光纖線圈尾纖相連接，并在其內(nèi)壁用粘接劑粘接固定。將裝配好傳感器組件的繞線骨架2和導流頭5固定在一起，然后再將導流罩1和導流頭5固定在一起，光纖線圈3的尾纖從導流頭尾部出水孔引出。

流線型探頭在設計時要符合流體動力學的特性要求，以減小水阻力和保持探頭的穩(wěn)定性。水滴形的探頭結(jié)構(gòu)設計可使其在水中下降時保持垂直姿態(tài)，防止出現(xiàn)抖動、翻滾等現(xiàn)象。在探頭的導流罩部分，穩(wěn)定尾翼的末端保持一定角度的彎曲，使探頭下降過程中可以其軸心為中心，以一定的角度保持旋轉(zhuǎn)，進一步提高探頭的穩(wěn)定性。此外，探頭整體比重要控制在一定的范圍之內(nèi)，使探頭保持一定的下降速度，以和傳感器的響應時間以及干端的數(shù)據(jù)采集頻率等技術(shù)參數(shù)相匹配。

根據(jù)垂直方向0.5米的垂直分辨率(參照國外同類產(chǎn)品)、探頭100ms的響應時間等設計要求，探頭設計速度應不大于5m/s，數(shù)據(jù)采樣頻率應不低于10Hz。

光纖FP溫度傳感器6、光纖FP壓力傳感器7均為單端出纖，所以將兩種傳感器并接復用。利用1×2耦合器4，耦合器單端光纖一側(cè)和探頭內(nèi)的光纖線圈3的尾纖相連接，另一端的兩根光纖分別和光纖FP溫度傳感器6、光纖FP壓力傳感器7連接，三者共同構(gòu)成傳感器組件。

傳感器組件依托一定的結(jié)構(gòu)件實現(xiàn)在探頭內(nèi)部的固定?？紤]到探頭內(nèi)部水流通暢及探頭內(nèi)外海水充分交換的要求，應盡可能減小傳感器組件的迎水面積。在進行裝配時，將光纖FP溫度傳感器6、光纖FP壓力傳感器7置于探頭導流頭5內(nèi)部靠近進水口的位置，而將1×2耦合器4固定于光纖線圈3繞線骨2架內(nèi)壁上。兩種類型的壓力和溫度傳感器置于進水口附近，可以對進入的海水進行實時探測，保證探頭整體的測試精度和準確性。

除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實用新型要求的保護范圍。