[实用新型]一种基于双光纤光栅的海水氯离子浓度测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及光纤传感技术领域的测量海水氯离子浓度装置，尤其是一种基于双光纤光栅的海水氯离子浓度测量装置。

背景技术

海水中氯离子浓度的测量在海洋环境监测、石油、进出口贸易及军事上的航道测量等诸多领域应用十分广泛，尤其对近年来世界范围内环境保护、水质资源的监测等方面，有着重要的研究价值和科学意义。海水盐度是研究海洋渔业养殖、大洋环流、海洋动力学、降雨量、季节气候预测及海洋资源的重要参数。传统的海水氯离子浓度测量方法主要基于电化学方法，缺点是灵敏度低，操作繁琐，测量不准确。

近年来，很多高校和研究所开展了关于光纤光栅在海水氯离子浓度测量方面的一些研究和应用，但由于光纤光栅对应变、温度等多种因素极其敏感，并且传统的光纤光栅传感系统相关仪器十分昂贵，造成其工程应用具有一定难度。

中国专利200920293017.5公开了一种动态实时检测液体浓度的装置，该装置的溶液浓度传感器为裸长周期光纤光栅，用两个光纤光栅通过级联来提高测量精度，但没有考虑到长周期光纤光栅传感特性对温度、应变极其敏感，在测量溶液浓度时，溶液温度变化或者传感器应力变化很微小也会造成较大的测量误差，测得结果不稳定，易受环境温度影响。

中国专利201220302291.6公开了一种利用光纤光栅测量化学溶液浓度的系统，该测量系统包括宽带光源、光谱分析仪、光纤光栅传感器等，宽带光源及光谱分析仪价格十分昂贵，并且该系统结构复杂，体积庞大，搭建繁琐，携带不方便，可移动性差，不利于需要到工业现场的测量。

综上所述，现有的利用光纤光栅测量海水氯离子浓度的方法误差较大，易受环境影响，仪器昂贵，系统庞大而且搭建复杂，不能满足目前快速发展的工农业发展需求。

实用新型内容

针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种基于双光纤光栅的海水氯离子浓度测量装置，该装置测量海水氯离子浓度准确性高，稳定性强，成本低、体积小，携带方便，适于大范围推广应用。

为了解决现有技术中存在技术问题，本实用新型采用如下技术方案实施：

一种基于双光纤光栅的海水氯离子浓度测量装置，包括壳体，所述壳体内部设置有溶液槽、所述壳体外表面上设置有与电路控制模块连接的显示板，所述电路控制模块输入端与光电探测模块连接，其输出端与所述激光模块连接，所述激光模块输出端分别通过第一光纤光栅传感器和第二光纤光栅传感器与所述光电探测模块输入端连接，所述第二光纤光栅传感器外表面设置有热缩管。

所述第一光纤光栅传感器与所述第二光纤光栅传感器分别通过粘结层与所述溶液槽底部连接。

所述激光模块还包括单波长双路激光器和电源电路。

所述光电探测模块包括依次连接的光电探测二极管、IV转换电路、放大电路、低通滤波电路，

所述低通滤波电路输出端即为光电探测模块的输出信号。

所述电路控制模块的核心控制器为STM32。

本实用新型有益效果：第一，本实用新型通过采用双光纤光栅传感器对海水中氯离子浓度进行测量的装置，其中第一光纤光栅传感器采用一根裸光栅作为检测海水氯离子浓度的传感器，第二光纤光栅传感器采为一根外表面有热缩管的传感器，主要用于隔离溶液同时对光纤作温度补偿，从而减小温度对传感器的影响，克服传统测量系统测量误差大、保证了整个系统的稳定性。第二，本实用新型将两根光纤光栅传感器均使用502胶水固定于仪器底部待测海水溶液槽内以避免应力影响造成的测量误差。第三，传统测量系统使用光谱仪和宽带光源通过测量光纤光栅的光谱来测量氯离子浓度，本实用新型采用测量光纤光栅的光功率的损耗实现氯离子浓度的测量，同时采用低成本的单波长激光器作为光源，并利用光电二极管等元件搭建了低成本的光电探测电路测量光功率，克服了传统测量系统相关仪器成本高、体积庞大、搭建繁琐的缺点。第四，本实用新型结构简单、携带方便，适合在工业生产中大范围推广使用。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型电路结构示意图。

1—壳体 2—溶液槽 3—显示板 4—电路控制模块 5—光电探测模块

6—激光模块 7—第一光纤光栅传感器 8—第二光纤光栅传感器 81—热缩管

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明：