本發(fā)明涉及海水鹽度與溫度檢測技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種準分布式海水溫鹽傳感器、測量裝置及其方法。

背景技術(shù)：

海水鹽度是海水含鹽量的一個標度，它與溫度都是海水的重要特征。海洋中許多物理化學(xué)現(xiàn)象，都與海洋鹽度及溫度的分布和變化規(guī)律有關(guān)。近年來，關(guān)于海水環(huán)境的檢測技術(shù)得到了廣泛重視，該技術(shù)在海上國防軍事、海洋科學(xué)、石油開采、漁業(yè)生產(chǎn)、海洋環(huán)境保護等領(lǐng)域都具有重大意義。

大洋水中，鹽度的變化主要與海水的蒸發(fā)、降雨、洋流、海水混合等因素有關(guān)，不同海域表面水鹽度差別很大，平均含鹽量34.7‰；大洋垂直方向上分為表層水，次表層水，中層水(1000～2000m)和深層水(2000m～4000m)，次表層水為高鹽區(qū)，深層水鹽度分布最均勻，鹽度值比表層水低、比中層水高。世界海洋的水溫變化一般在-2℃～30℃之間，恒溫層以下，海水溫度隨深度增加而降低。

傳統(tǒng)海水鹽度檢測使用電子式電導(dǎo)率傳感器，成本低，操作便捷，但鹽度與電導(dǎo)率的對應(yīng)關(guān)系復(fù)雜，受水體組分、深度、溫度等多重因素影響，特別地，不適用于低溫深水環(huán)境；溫度檢測方面，基于熱敏電阻的海水溫度傳感器須進行絕緣封裝，減輕海水腐蝕，防止系統(tǒng)短路。綜上，電子式的溫鹽檢測設(shè)備無法實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單，檢測范圍大，準確度高的溫鹽檢測。

光纖傳感技術(shù)經(jīng)過幾十年的研究和發(fā)展現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域，除應(yīng)用在遠距離高速率通信領(lǐng)域外，由于光纖具備感知外部各種物理參數(shù)的能力，一系列光纖傳感器件被研發(fā)與應(yīng)用。其中光纖光柵以其穩(wěn)定的性能和成熟的刻寫工藝成為工程領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的光纖傳感器之一，主要有布拉格光纖光柵(fiberbragggrating，fbg)和長周期光纖光柵(longperiodgrating，lpg)。布拉格光纖光柵對溫度與應(yīng)力敏感，反射光信號隨溫度、應(yīng)力變化產(chǎn)生波長方向的線性漂移；長周期光纖光柵能將部分纖芯導(dǎo)模耦合至包層中，在特定波長處引入光強損耗，對環(huán)境折射率及溫度等參數(shù)敏感。光纖鹽度傳感器主要通過檢測折射率的變化來間接檢測鹽度變化，有資料表明，鹽度和溫度均對折射率產(chǎn)生影響，折射率隨鹽度增大而增大，溫度不變時，鹽度每變化1‰，折射率改變2×10^-4；折射率隨溫度升高而降低，20℃左右時，溫度每變化1℃，折射率變化1×10^-4。因此，需研發(fā)鹽度、溫度雙參量測量的光纖傳感器以適應(yīng)海洋溫鹽檢測。

現(xiàn)有海水溫鹽檢測技術(shù)中，通過檢測不同鹽度的折射率變化引起ccd光敏面上光斑位置變化實現(xiàn)鹽度測量，同時檢測由半導(dǎo)體材料受溫度調(diào)制引起的光強變化實現(xiàn)溫度測量與補償。該檢測技術(shù)靈敏度高，檢測范圍大：溫度檢測范圍0～50℃，鹽度檢測范圍0～48‰，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，器件成本高，且基于直角棱鏡和ccd器件的檢測裝置難以實現(xiàn)準分布式傳感。

現(xiàn)有海水溫鹽檢測技術(shù)中，由緊密刻有布拉格光纖光柵和長周期光纖光柵的光纖探頭，同步實現(xiàn)溫度和鹽度測量，結(jié)構(gòu)簡單，體積小。但該方案通過觀測光信號的波長漂移來實現(xiàn)參量檢測，需要使用光譜分析儀，價格昂貴；使用金屬反射膜的光纖探頭無法實現(xiàn)單根光纖上檢測單元的級聯(lián)，僅有一個檢測點，在長距離傳感中只能人為改變探頭位置，逐次測量海水各位置鹽度信息，操作耗時長，定位準確度不高，無法實現(xiàn)真正意義上的準分布式傳感。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)裝置的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種準分布式的海水溫鹽傳感器，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)不能夠?qū)崿F(xiàn)同時測量多個點的海水溫度和鹽度的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種準分布式的海水溫鹽傳感器，海水溫鹽傳感器為一根光纖，光纖上設(shè)有多個傳感區(qū)域和多個非傳感區(qū)域，且傳感區(qū)域與非傳感區(qū)域相間布置；

每個傳感區(qū)域上刻寫有長周期光纖光柵與布拉格光纖光柵的弱光柵組合；長周期光纖光柵與布拉格光纖光柵沿單波長激光信號傳輸方向布置，長周期光纖光柵所在光纖區(qū)域無涂覆層，每個長周期光纖光柵的中心均相同，每個長周期光纖光柵的峰值損耗不超過-2.2db；每個布拉格光纖光柵的中心反射波長均相同，每個布拉格光纖光柵的峰值反射率不超過1％；

長周期光纖光柵用于使單波長激光信號功率產(chǎn)生損耗，進而使背向散射光信號上出現(xiàn)損耗臺階；布拉格光纖光柵用于使單波長激光信號部分反射，進而使背向散射光信號上出現(xiàn)反射峰；

當單波長激光經(jīng)過任意一個傳感區(qū)域時，傳感區(qū)域在背向散射光信號上產(chǎn)生一個損耗臺階和一個反射峰，反射峰反應(yīng)傳感區(qū)域所檢測位置的溫度信息，損耗臺階反應(yīng)傳感區(qū)域所檢測位置的溫度與鹽度信息；當單波長激光經(jīng)過多個傳感區(qū)域時，背向散射光信號出現(xiàn)損耗臺階序列以及反射峰序列，實現(xiàn)同時測量多個點鹽度與溫度。

本發(fā)明提供的一種準分布式的海水溫鹽傳感器，由于lpg的折射率調(diào)制深度相較普通lpg小，其峰值損耗不超過-2.2db，且fbg的折射率調(diào)制深度及光柵長度相較普通fbg小，峰值反射率不超過1％，插入損耗小于-0.04db；這種低損耗特性降低了每個傳感區(qū)域的插入損耗，能夠?qū)崿F(xiàn)多個傳感區(qū)域的級聯(lián)。通過解調(diào)背向散射光信號上的任意一個傳感區(qū)域所產(chǎn)生的反射峰和損耗臺階，獲得該傳感區(qū)域所對應(yīng)海水區(qū)域的溫度和鹽度，根據(jù)該傳感區(qū)域所在海水區(qū)域確定所獲得的海水溫度和鹽度對應(yīng)的海水測量點，實現(xiàn)同時測量多個點的海水溫度和鹽度；且該海水溫度傳感器的解調(diào)方法簡單。

優(yōu)選地，海水溫鹽傳感器還包括保護套管，套于光纖外部，用于加強光纖的強度，并保護傳感區(qū)域；并在保護套管表面設(shè)有入水孔，入水孔在保護套管上的位置與長周期光纖光柵位于光纖中位置相同，用于使海水與長周期光纖光柵充分接觸。

優(yōu)選地，同一傳感區(qū)域內(nèi)，布拉格光纖光柵的位置與長周期光纖光柵的位置重合。

優(yōu)選地，通過將每個傳感區(qū)域卷繞成直徑不小于10cm的多個圓環(huán)，使布拉格光纖光柵與長周期光纖光柵的位置重合，并將多個圓環(huán)連接處固定，用于保證長周期光纖光柵以及布拉格光纖光柵上的應(yīng)力恒定。

作為本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供一種準分布式海水溫鹽測量裝置，包括：

激光產(chǎn)生模塊，用于產(chǎn)生單波長的脈沖激光信號；

分布式的海水溫鹽傳感器，其輸入端與激光產(chǎn)生模塊的輸出端連接，用于接收單波長的脈沖激光信號，并沿單波長的脈沖激光信號的反方向輸出背向散射光信號；

信號處理模塊，其輸入端與分布式的海水溫鹽傳感器的輸出端連接，用于多次采集背向散色光信號數(shù)據(jù)獲得多組背向散色光信號數(shù)據(jù)，并對多組背向散色光信號進行平均化處理輸出背向散射光信號；

解調(diào)單元，其輸入端與信號處理模塊的輸出端連接，用于將背向散射光信號中反射峰序列與損耗臺階序列進行解調(diào)處理，輸出溫度信號與鹽度信號；

且單波長的脈沖激光信號的周期其中，l為光纖的長度，c為光速，n為纖芯折射率。

優(yōu)選地，信號處理模塊包括：

信號采集單元，其輸入端為信號處理模塊的輸入端，用于多次采集背向散色光信號數(shù)據(jù)獲得多組背向散色光信號數(shù)據(jù)；

平均化處理單元，其輸入端與信號采集單元的輸出端連接，其輸出端為信號處理模塊的輸出端，用于對多組背向散色光信號進行平均化處理輸出背向散射光信號。

作為本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供了一種準分布式海水溫鹽檢測方法，包括以下步驟：

s1當單波長激光信號經(jīng)過海水溫鹽傳感器中任意一個傳感區(qū)域時，由該傳感區(qū)域長周期光纖光柵在背向散射光信號上產(chǎn)生損耗臺階，由該傳感區(qū)域布拉格光纖光柵在背向散射光信號上產(chǎn)生反射峰，且損耗臺階幅值與該傳感區(qū)域所在海水區(qū)域溫度以及鹽度相關(guān)，反射峰峰值與該傳感區(qū)域所在海水區(qū)域的溫度相關(guān)；進而，單波長激光信號經(jīng)過多個傳感區(qū)域時，在背向散射光信號上產(chǎn)生反射峰序列和損耗臺階序列；

s2根據(jù)布拉格光纖光柵的溫度功率特性數(shù)據(jù)以及由第i個傳感區(qū)域中布拉格光纖光柵產(chǎn)生的反射峰峰值確定第i傳感區(qū)域的溫度；

s3根據(jù)獲得的第i傳感區(qū)域的溫度、由第i個傳感區(qū)域中長周期光纖光柵產(chǎn)生的損耗臺階幅值和長周期光纖光柵不同溫度下的鹽度功率特性數(shù)據(jù)獲得第i傳感區(qū)域的鹽度；

s4判斷傳感區(qū)域次序i是否大于傳感區(qū)域數(shù)量n，若是，則終止；否則，令i＝i+1，進入步驟s2；其中1≤i≤n，n為傳感區(qū)域數(shù)量。

步驟s2中獲得布拉格光纖光柵的溫度功率特性數(shù)據(jù)包括如下步驟：

s21當海水溫鹽傳感器置于鹽度為任意值的溫度為t的鹽溶液時，獲得由單波長激光射入海水溫鹽傳感器而產(chǎn)生的背向散射光信號；

s22將背向散射光信號中任意反射峰峰值作為布拉格光纖光柵在溫度為t時對應(yīng)的功率值；

s23判斷溫度t是否大于溫度變化上限值tmax，若是，則輸出fbg的溫度功率特性數(shù)據(jù)，否則，令t＝t+△t，進入步驟s21；

其中，t的初始值為tmin，tmin溫度變化下限值，tmax為溫度變化上限值，△t為溫度變化精度。

優(yōu)選地，步驟s3中獲得長周期光纖光柵不同溫度下的鹽度功率特性數(shù)據(jù)包括如下步驟：

s31當海水溫鹽傳感器置于鹽度為s的溫度為t的鹽溶液時，獲得由單波長激光射入海水溫鹽傳感器而產(chǎn)生的背向散射光信號；

s32將背向散射光信號中任意損耗臺階的幅值作為長周期光纖光柵在溫度為t鹽度為s時對應(yīng)的功率值；

s33判斷鹽度s是否大于鹽度變化上限值smax，若是，則進入步驟s34，否則，令s＝s+△s，進入步驟s31；

s34判斷溫度t是否大于溫度變上限值tmax，若是，則輸出不同溫度下的鹽度功率特性數(shù)據(jù)，否則，令t＝t+△t，s＝smin，進入步驟s31；

其中，t的初始值為tmin，tmin溫度變化下限值，tmax為溫度變化上限值，△t為溫度變化精度；

s的初始值為smin，smin為鹽度變化下限值，smax為鹽度變化上限值，△s為鹽度變化精度。

通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得以下有益效果：

1、本發(fā)明提供的準分布式的海水溫鹽傳感器，提出基于fbg和lpg弱光柵組合的溫度、鹽度傳感方案，使單根光纖上多對弱光柵組合的級聯(lián)成為可能，實現(xiàn)了準分布式海水溫鹽檢測，改進了單點多次檢測的傳統(tǒng)測量方案，能同時監(jiān)測海洋多個垂直/水平位置處的溫鹽參數(shù)。

2、本發(fā)明提供的準分布式的海水溫鹽傳感器，實現(xiàn)了海水鹽度與溫度的同步測量，結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉；純光纖結(jié)構(gòu)檢測裝置耐腐蝕，抗電磁干擾，對海洋溫度與深度的適應(yīng)性很好。

3、本發(fā)明提供的準分布式的海水溫鹽測量裝置，通過采用準分布式的海水溫鹽傳感器，實現(xiàn)同時測量多處海水鹽度和溫度，由于輸入海水溫鹽傳感器的激光信號為單波長激光信號，無需對背向散射光信號進行波長解調(diào)，根據(jù)背向散射光信號中損耗臺階的幅值、反射峰的幅值、lpg的特性數(shù)據(jù)、fbg的特性數(shù)據(jù)即可解調(diào)出溫度和鹽度，解調(diào)簡單。

4、本發(fā)明提出的準分布式海水溫鹽檢測裝置不僅可用于靜態(tài)的準分布式海水溫鹽分布檢測，通過卷繞首段非傳感區(qū)域光纖，微調(diào)傳感單元的整體位置，多次檢測，可得到更精細的海水溫鹽分布規(guī)律。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的準分布式的海水溫鹽傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明提供的準分布式的海水溫鹽傳感器中傳感單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明提供準分布式海水溫鹽測量裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明提供的準分布式的海水溫鹽傳感器中fbg的反射光譜圖；

圖5為本發(fā)明提供的準分布式的海水溫鹽傳感器中l(wèi)pg的透射光譜圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

圖1為本發(fā)明提供的準分布式的海水溫鹽傳感器的結(jié)構(gòu)圖，海水溫鹽傳感器包括光纖11，保護套管12通過封裝處理套于光纖3外，用于加強光纖11強度，保護套管12為直徑0.6mm透明熱縮管，保護套管12的首尾通過熱縮與光纖11固定。在光纖11上設(shè)有多個傳感區(qū)域111與多個非傳感區(qū)域112；傳感區(qū)域111中刻有弱光柵組合，弱光柵組合包括一個lpg和一個fbg，lpg的峰值損耗小于-2.2db，fbg的反射峰的反射率小于1％，插入損耗小于-0.04db，lpg與fbg沿單波長激光傳輸方向布置，用于鹽度與溫度信號的同步檢測，非傳感區(qū)域112用于傳輸光信號。

傳感區(qū)域111卷繞成直徑不小于10cm的多個圓環(huán)，使弱光柵組合中的兩個弱光纖光柵位置重疊，多個圓環(huán)連接處用金屬環(huán)捆綁固定，用于保證兩個光纖光柵上的應(yīng)力恒定；每段傳感區(qū)域111長度相同，各區(qū)域中弱光柵組合的參數(shù)完全相同，每段非傳感區(qū)域112損耗相同。

圖2是本發(fā)明提供的準分布式的海水溫鹽傳感器中傳感單元的結(jié)構(gòu)示意圖；弱光柵組合包括一個lpg1111和一個fpg1112，長周期光纖光柵1111所在光纖區(qū)域表面無涂覆層1114，用于鹽度檢測，在每個lpg1111所在光纖區(qū)域?qū)?yīng)的保護套管12上刻有入水孔121，允許海水滲入，保證長周期光纖光柵1111與海水充分接觸。

fbg反射光譜斜邊上存在一定范圍內(nèi)的近似線性區(qū)域，當fbg反射光譜隨溫度變化發(fā)生波長方向上的線性漂移，使得在單波長激光激勵下的反射峰峰值的光功率隨溫度變化而線性變化，通過檢測背向散射光信號峰值光功率的變化即可計算出溫度變化。

fbg僅受環(huán)境溫度影響時，其中心波長漂移量通過如下公式獲得：

δλb＝(α+ξ)·δt·λb

上式中，α為光纖的熱膨脹系數(shù)，ξ為光纖的熱光系數(shù)，n為纖芯折射率，t溫度，lb為布拉格光柵長度，λb為布拉格光柵的中心反射波長，背向散射光信號功率增強幅度變化δp1表示如下：

δp1＝k1δλb(db)

k1為光譜斜邊線性區(qū)斜率，單位db/nm，反射峰的幅值δp1，設(shè)參考溫度t0＝10℃，上述兩個公式，計算出當前環(huán)境溫度如下：

由此可見，反射峰的幅值與被測溫度成正比。

lpg諧振波長根據(jù)公式獲得，式中，為纖芯有效折射率，為包層有效折射率，λ為長周期光纖光柵周期，長周期光纖光柵周期、包層有效折射率以及纖芯有效折射率均受環(huán)境溫度影響，溫度變化導(dǎo)致諧振波長漂移，從而改變光信號損耗大小。此外，去除涂覆層的lpg包層有效折射率直接受外界環(huán)境鹽度的影響，鹽度變化導(dǎo)致諧振波長漂移，從而改變光信號損耗大小。背向散射光信號中損耗臺階的功率根據(jù)如下公式獲得：

δp＝p^t+p^s

其中，p^t為溫度變化引入的功率損耗，p^s為鹽度變化引入的功率損耗。

通過上述分析可知，lpg對海水鹽度及海水溫度均敏感，且存在交叉敏感問題，fbg對海水鹽度不敏感，僅對海水溫度敏感。在每個傳感區(qū)域中，fbg產(chǎn)生的反射峰峰值獲得海水溫度，同時由fbg獲得的海水溫度可以用于lpg產(chǎn)生的損耗臺階的溫度補償，獲得準確的鹽度值。

lpg的峰值損耗小于-2.2db，fbg的反射峰的反射率小于1％，插入損耗小于-0.04db，lpg和fbg的低損耗特性降低了每個傳感區(qū)域的插入損耗，能夠?qū)崿F(xiàn)多個傳感區(qū)域的級聯(lián)，實現(xiàn)同時測量多個點的海水溫度和鹽度。

所有傳感區(qū)域中的lpg的中心透射波長均相等，所有傳感區(qū)域中的fbg的中心反射波長均相等，當單波長的激光射入光纖，經(jīng)過每個傳感區(qū)域時，均會產(chǎn)生一個損耗臺階和一個反射峰。

由于背向散射光信號中為單波長的激光產(chǎn)生，通過背向散射光信號上的任意一個傳感區(qū)域所產(chǎn)生的反射峰的峰值以及該傳感區(qū)域中fbg的溫度功率特性數(shù)據(jù)可以獲得該傳感區(qū)域所測量區(qū)域的海水溫度，通過獲得該傳感區(qū)域所產(chǎn)生的損耗臺階的幅值、該傳感區(qū)域所測量區(qū)域的海水溫度、長周期光纖光柵不同溫度下的鹽度功率特性數(shù)據(jù)獲得該區(qū)域所測量海水區(qū)域的海水鹽度，使得該海水溫度傳感器的解調(diào)方法簡單。

光纖11的每個傳感區(qū)域中l(wèi)pg和fbg之間的距離由采集光纖11輸出的背向散射光信號的裝置的分辨率決定，以防止出現(xiàn)漏采集損耗臺階或漏采集反射峰，導(dǎo)致無法解調(diào)出海水溫度與海水鹽度；兩個傳感區(qū)域之間的距離根據(jù)使用需求確定，兩傳感區(qū)域的最小間距由采集光纖11輸出的背向散射光信號裝置的分辨率決定，以防止出現(xiàn)漏采集損耗臺階或漏采集反射峰，導(dǎo)致無法解調(diào)出海水溫度與海水鹽度。

當fbg感應(yīng)到溫度信號時，單波長激光的波長始終位于fbg反射光譜單側(cè)線性區(qū)域所包含的波長范圍內(nèi)，且位于lpg透射光譜單側(cè)斜邊區(qū)域所包含的波長范圍內(nèi)。

圖3為本發(fā)明提供準分布式海水溫鹽測量裝置的結(jié)構(gòu)圖，包括：激光產(chǎn)生模塊2、分布式的海水溫鹽傳感器1、信號處理模塊3以及解調(diào)模塊4。激光產(chǎn)生模塊2的輸出端與分布式的海水溫鹽傳感器1輸入端，分布式的海水溫鹽傳感器1輸出端與信號處理模塊3的輸入端連接，信號處理模塊3的輸出端與解調(diào)單元4的輸入端連接。

激光產(chǎn)生模塊2發(fā)射單波長的脈沖激光信號，分布式的海水溫鹽傳感器1接收單波長的脈沖激光信號，在脈沖激光信號上加載海水鹽度信號以及海水溫度信號后，沿單波長的脈沖激光信號的反方向輸出背向散射光信號，背向散射光信號上有損耗臺階序列以及反射峰序列。由信號處理模塊3多次采集背向散射光信號獲得多組原始背向散射光信號數(shù)據(jù)，并對多組原始背向散射光信號數(shù)據(jù)進行平均化處理，獲得背向散射光信號數(shù)據(jù)。解調(diào)模塊4對背向散射光信號數(shù)據(jù)中反射峰序列與損耗臺階序列進行解調(diào)處理，輸出溫度信號與鹽度信號。

信號處理模塊包括信號采集單元和平均化處理單元，信號采集單元的輸入端與分布式的海水溫鹽傳感器的輸出端連接，平均化處理單元輸入端與信號采集單元的輸出端連接，平均化處理單元輸出端與解調(diào)單元的輸入端，信號采集單元用于多次采集背向散色光信號數(shù)據(jù)獲得多組背向散色光信號數(shù)據(jù)；平均化處理單元用于對多組背向散色光信號進行平均化處理輸出背向散射光信號。

單波長的脈沖激光信號的周期其中，l為光纖的長度，c為光速，n為纖芯折射率。避免兩個脈沖激光產(chǎn)生的反射峰序列之間或損耗臺階序列之間或反射峰序列之間出現(xiàn)重疊，或者反射峰序列和損耗臺階序列之間出現(xiàn)重疊。

解調(diào)單元的工作原理為：根據(jù)第i個傳感區(qū)域產(chǎn)生的反射峰以及fbg的溫度功率特性數(shù)據(jù)確定第i個傳感區(qū)域的海水溫度；根據(jù)由第i個傳感區(qū)域中l(wèi)pg產(chǎn)生的損耗臺階幅值、第i個傳感區(qū)域的海水溫度和lpg不同溫度下的鹽度功率特性數(shù)據(jù)獲得第i傳感區(qū)域的鹽度。實現(xiàn)對第i傳感區(qū)域檢測到的溫度信號以及鹽度信號的解調(diào)，通過讓傳感區(qū)域次序i遍歷所有傳感區(qū)域，進而可以實現(xiàn)對所有傳感區(qū)域檢測到的溫度信號以及鹽度信號的解調(diào)。

本發(fā)明提供準分布式海水溫鹽測量裝置的實施例，激光發(fā)生模塊輸出1550nm的脈沖激光，光纖使用普通smf28單模光纖加工而成，傳感區(qū)域中fbg的中心反射波長1548.7nm，反射率1％，插入損耗約0.04db，圖3為fbg的反射光譜，傳感區(qū)域中l(wèi)pg的中心透射波長為1547.5nm，對應(yīng)最大損耗-2.2db，圖4為lpg的透射光譜。lpg和fpg之間的距離空白光纖1113長度為10m。光纖的損耗為0.2db/km。

可知每對弱光柵組合的插入損耗小于2.3db，單模光纖傳輸損耗0.2db/km，單個連接器損耗小于0.3db，單個熔接點損耗小于0.2db，當光纖長度為l，鏈路中光纖連接器a個，熔接點b個，當背向散射光信號的起始電平到信噪比為1的電平的差值為△p，根據(jù)如下關(guān)系確定傳感區(qū)域數(shù)量n的理論極限值：

△p>2.3db×n+0.2db/km×l+0.3db×a+0.2db×b

由圖4可知，fbg反射光信號斜邊上近似線性區(qū)域帶寬為0.5nm，fbg反射光信號斜邊上線性區(qū)域的斜率為0.21db/nm，又1℃溫度變化對應(yīng)波長漂移10pm，使得fbg溫度靈敏度達到0.21db/℃；可實現(xiàn)-20℃～30℃范圍內(nèi)的溫度補償。lpg單側(cè)斜邊帶寬大于6nm，又鹽度變化1‰對應(yīng)波長漂移0.2nm，lpg鹽度測量范圍覆蓋10～40‰。

本發(fā)明提出的準分布式海水溫鹽檢測裝置，可運用于不同方向梯度上的溫鹽檢測；本發(fā)明運用于海水鹽度垂直分布規(guī)律檢測時，應(yīng)在光纖尾端垂掛重物，以保證光纖筆直；本發(fā)明運用于海洋表層水鹽度水平分布規(guī)律檢測時，應(yīng)在各傳感節(jié)點加裝浮子。

本發(fā)明提出的準分布式海水溫鹽檢測裝置不僅可用于靜態(tài)的準分布式海水溫鹽分布檢測，通過卷繞首段非傳感區(qū)域光纖，微調(diào)傳感單元的整體位置，多次檢測，可得到更精細的海水溫鹽分布規(guī)律。

本發(fā)明提供的準分布式的海水溫度檢測方法，包括如下步驟：

s1當單波長激光信號經(jīng)過海水溫鹽傳感器中任意一個傳感區(qū)域時，由該傳感區(qū)域lpg在背向散射光信號上產(chǎn)生損耗臺階，由該傳感區(qū)域fbg在背向散射光信號上產(chǎn)生反射峰，且損耗臺階與該傳感區(qū)域所在海水區(qū)域溫度以及鹽度相關(guān)，反射峰峰值與該傳感區(qū)域所在海水區(qū)域的溫度相關(guān)；進而，單波長激光信號經(jīng)過多個傳感區(qū)域時，在背向散射光信號上產(chǎn)生反射峰序列和損耗臺階序列。

s2根據(jù)fbg的溫度功率特性數(shù)據(jù)以及由第i個傳感區(qū)域中fbg產(chǎn)生的反射峰峰值確定第i傳感區(qū)域的溫度。

獲得fbg的溫度功率特性數(shù)據(jù)可以通過步驟s21至步驟s23獲得：

s21當海水溫鹽傳感器置于鹽度為任意值的溫度為t的鹽溶液時，獲得由單波長激光射入海水溫鹽傳感器而產(chǎn)生的背向散射光信號；

s22將背向散射光信號中任意反射峰峰值作為fbg在溫度為t時對應(yīng)的功率值；

s23判斷溫度t是否大于溫度變化上限值tmax，若是，則輸出fbg的溫度功率特性數(shù)據(jù)，fbg的溫度功率特性數(shù)據(jù)由fbg在不同溫度下所對應(yīng)的功率值組成；否則，令t＝t+△t，進入步驟s21；

t的初始值為溫度變化下限值tmin，溫度變化下限值tmin與溫度變化上限值tmax均根據(jù)海水溫度變化范圍確定，△t為溫度變化精度，△t根據(jù)所需海水溫鹽傳感器的精度確定。

本發(fā)明提供的檢測方法的實施例中，溫度變化范圍選擇為-20～30℃，即溫度變化的下限值為-20℃，溫度變化的上限值為30℃，溫度變化精度△t選擇為0.1℃。

s3根據(jù)由第i個傳感區(qū)域中l(wèi)pg產(chǎn)生的損耗臺階幅值和lpg不同溫度下的鹽度功率特性數(shù)據(jù)獲得第i傳感區(qū)域的鹽度。

可以通過步驟s31至步驟s34獲得lpg不同溫度下的鹽度功率特性數(shù)據(jù)：

s31當海水溫鹽傳感器置于鹽度為s的溫度為t的鹽溶液時，獲得由單波長激光射入海水溫鹽傳感器而產(chǎn)生的背向散射光信號；

s32將背向散射光信號中任意損耗臺階的幅值作為lpg在溫度為t鹽度為s時對應(yīng)的功率值；

s33判斷鹽度s是否大于鹽度變化上限值smax，若是，則進入步驟s34，否則，令s＝s+△s，進入步驟s31；

s的初始值為鹽度變化下限值smin，鹽度變化下限值smin與鹽度變化上限值smax均根據(jù)海水鹽度變化范圍確定，△s為鹽度變化精度，△s根據(jù)所需海水溫鹽傳感器的精度確定。

s34判斷溫度t是否大于溫度變上限值tmax，若是，則輸出lpg不同溫度下的鹽度功率特性數(shù)據(jù)，lpg在某一特定溫度下的鹽度功率特性數(shù)據(jù)由lpg在某一特定溫度下在不同鹽度時對應(yīng)的功率值組成，否則，令t＝t+△t，進入步驟s21；

t的初始值為溫度變化下限值tmin，溫度變化下限值tmin與溫度變化上限值tmax均根據(jù)海水溫度變化范圍確定，△t為溫度變化精度，△t根據(jù)所需海水溫鹽傳感器的精度確定。

s4判斷傳感區(qū)域次序i是否大于傳感區(qū)域數(shù)量n，若是，則終止；否則，令i＝i+1，進入步驟s2；其中1≤i≤n，n為傳感區(qū)域數(shù)量。

最后所應(yīng)說明的是，以上具體實施方式僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。