一種光學(xué)投棄式海洋溫度深度剖面測(cè)量探頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及海洋水文剖面要素探測(cè)裝置，特別是涉及一種可通過水面船只投放的 海洋溫度和深度剖面測(cè)量探頭。
【背景技術(shù)】
[0002] 海水溫度剖面數(shù)據(jù)，即"溫度一深度"關(guān)系數(shù)據(jù)是最基本的海洋環(huán)境要素之一，是 反映海物理狀況的基本量，海水溫度剖面數(shù)據(jù)的快速獲取可為海洋調(diào)查、海洋科學(xué)研宄和 海洋開發(fā)利用提供重要幫助。
[0003] 船載投棄式溫度剖面測(cè)量?jī)x由一次性使用的測(cè)量探頭和船上接收裝置組成，測(cè)量 探頭與接收裝置通過導(dǎo)線連接。測(cè)量探頭從船上投放，在快速下降過程中，探頭內(nèi)的溫度傳 感器感應(yīng)和測(cè)量海水溫度參數(shù)。深度數(shù)據(jù)通過探頭下落速度和時(shí)間，代入深度計(jì)算公式得 到。反映溫度剖面的溫度一深度數(shù)據(jù)由船上接收裝置自動(dòng)記錄。
[0004] 現(xiàn)有的投棄式溫度剖面測(cè)量?jī)x的測(cè)量探頭直接測(cè)量溫度數(shù)據(jù)，而深度數(shù)據(jù)是通過 測(cè)量探頭下落速度和時(shí)間，代入深度計(jì)算公式而得到。由于深度計(jì)算公式難以反應(yīng)探頭的 實(shí)際下降速度，因此現(xiàn)有測(cè)量探頭獲取的"溫度一深度"關(guān)系數(shù)據(jù)誤差較大，難以精確反應(yīng) 實(shí)際的溫度隨深度的變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有投棄式測(cè)量探頭無法直接測(cè)量深度的問題，本發(fā)明推出一種采用光纖光 柵的新型投棄式海洋溫度深度剖面測(cè)量探頭，利用光纖光柵反射波與周圍介質(zhì)溫度線性對(duì) 應(yīng)測(cè)量海水實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)，利用光纖光柵拉伸形變后應(yīng)變與反射波長(zhǎng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系獲得實(shí)時(shí) 深度數(shù)據(jù)，在探頭下降過程中完成溫度與深度的采樣測(cè)量，獲取更準(zhǔn)確的海水溫度剖面數(shù) 據(jù)。
[0006] 光纖光柵是一種光學(xué)無源器件，通過紫外光曝光的方法在光纖芯內(nèi)產(chǎn)生折射率沿 纖芯軸向周期性變化的柵格結(jié)構(gòu)，其諧振峰和諧振谷波長(zhǎng)隨溫度、應(yīng)力等物理量的變化而 線性變化，因此可以進(jìn)行非光學(xué)物理量的測(cè)量。具體測(cè)量原理如下：
[0007] 光纖光柵與溫度的變化關(guān)系如公式（1)所示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種光學(xué)投棄式海洋溫度深度剖面測(cè)量探頭，呈流線型結(jié)構(gòu)，與船上裝置連接，其特 征在于；包括頭錐、尾部殼體、尾翼、光纖線軸、光纖和光柵傳感器，測(cè)量探頭前部為頭錐，后 部為尾部殼體，頭錐和尾部殼體連接一起，尾部殼體外設(shè)置尾翼，尾部殼體內(nèi)部設(shè)置光纖線 軸，頭錐內(nèi)設(shè)置光柵傳感器，光纖線軸上纏繞的光纖與光柵傳感器連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)投棄式海洋溫度深度剖面測(cè)量探頭，其特征在于；所述 的光柵傳感器包括感溫光柵、感壓光柵、感溫包覆層、感壓殼體和傳感器支架，感溫光柵和 感壓光柵置于從光纖線軸上引出的光纖的前端，感溫光柵和感壓光柵由光纖線軸引出的光 纖經(jīng)紫外光曝光而制成，感壓光柵位于光柵傳感器的最前端，感溫光柵外部涂敷感溫包覆 層，感壓光柵由感壓殼體密封，感壓光柵兩端固定在感壓殼體上下兩端，傳感器支架支撐感 溫包覆層和感溫光柵。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)投棄式海洋溫度深度剖面測(cè)量探頭，其特征在于，所述 的傳感器支架固定在尾部殼體前端的傳感器底座上，傳感器支架下部與感壓殼體粘接在一 起，傳感器支架側(cè)面開有通孔。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)投棄式海洋溫度深度剖面測(cè)量探頭，其特征在于：所述 的尾翼為4個(gè)，在尾部殼體外對(duì)稱設(shè)置。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光學(xué)投棄式海洋溫度深度剖面測(cè)量探頭，呈流線型結(jié)構(gòu)，包括頭錐、光纖線軸、尾部殼體、尾翼、光纖和光纖傳感器。測(cè)量探頭前部為頭錐，后部為尾部殼體，尾部殼體外設(shè)置尾翼，尾部殼體內(nèi)設(shè)置光纖線軸，頭錐內(nèi)設(shè)置光柵傳感器，光纖線軸上纏繞的光纖與光柵傳感器連接，從尾部殼體后部伸出的光纖與船上激光發(fā)射接收裝置連接。光柵傳感器的感溫光柵和感壓光柵由光纖線軸引出的光纖經(jīng)處理后制成。在感溫光柵外部涂敷感溫靈敏的材料，形成感溫包覆層。感壓光柵位于光柵傳感器的最前部，使用感壓殼體密封住感壓光柵。該測(cè)量探頭利用光柵反射光的波長(zhǎng)對(duì)溫度與光柵應(yīng)變敏感的特性，在探頭下降過程中快速完成溫度與深度的測(cè)量。該測(cè)量探頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、性能穩(wěn)定、使用方便。
【IPC分類】G01C13-00, G01K11-32
【公開號(hào)】CN104792437
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510191680
【發(fā)明人】劉寧, 董濤, 孫東波, 馬麗珊
【申請(qǐng)人】國(guó)家海洋技術(shù)中心
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年4月21日