一種便攜式的流水折射率測(cè)量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種便攜式的流水折射率測(cè)量裝置，其包括依次連接的ASE光源、光纖光柵折射率傳感器、光纖環(huán)形器和光纖布拉格光柵器件及與光纖環(huán)形器連接的光纖功率計(jì)，光纖光柵折射率傳感器由雙層保護(hù)套管及刻有對(duì)折射率敏感的級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵的第一單模光纖組成，雙層保護(hù)套管上設(shè)有進(jìn)水管和出水管，第一單模光纖同軸貫穿于雙層保護(hù)套管上，第一單模光纖位于雙層保護(hù)套管內(nèi)的部分完全密封于雙層保護(hù)套管內(nèi)，從進(jìn)水管進(jìn)入的流水流經(jīng)級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵后從出水管流出，光纖布拉格光柵器件中的光纖布拉格光柵的反射峰正好落在級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵的一個(gè)諧振峰上；優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)流水折射率的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與數(shù)字顯示，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)易、測(cè)量精度高。
【專利說(shuō)明】一種便攜式的流水折射率測(cè)量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種流水折射率監(jiān)測(cè)技術(shù)，尤其是涉及一種便攜式的流水折射率測(cè)量
>J-U ρ?α裝直。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代進(jìn)程的加快，生態(tài)環(huán)境問(wèn)題日益突出，水環(huán)境遭到的破壞日益嚴(yán)重，飲水安全已經(jīng)成為全社會(huì)的關(guān)注重點(diǎn)。對(duì)于水來(lái)說(shuō)，折射率的大小可以反映出其含雜質(zhì)溶度的高低，因此，監(jiān)測(cè)流水的折射率是對(duì)水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)的一種有效方式。
[0003]一方面，測(cè)量液體的折射率的手段有很多種，較為典型的測(cè)量方法有掠面入射法、光柵衍射法、激光照射法、楊氏干涉法和CCD測(cè)量法。但這些方法大多只能靜態(tài)的測(cè)量液體的折射率，在液體流動(dòng)等環(huán)境惡劣的場(chǎng)所會(huì)受到很大限制。
[0004]另一方面，光纖折射率傳感器作為一種測(cè)量液體折射率的有效手段之一，受到了廣泛的關(guān)注和研究，這是因?yàn)楣饫w折射率傳感器有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如高靈敏度、精確測(cè)量、快速響應(yīng)、體積微小、防電磁干擾、可遠(yuǎn)程操作以及抗惡劣環(huán)境能力強(qiáng)等。但是，就目前國(guó)內(nèi)外的報(bào)道與研究中，光纖折射率傳感實(shí)驗(yàn)都是基于光譜分析儀(OSA)收集數(shù)據(jù)并完成分析的，雖然光譜分析儀具有高精度和高靈敏度等特點(diǎn)，但是光譜分析儀因價(jià)格昂貴不能廣泛使用，體積大不方便攜帶，不適應(yīng)惡劣環(huán)境等原因，而限制其只能在實(shí)驗(yàn)室特定的環(huán)境中使用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)易的便攜式的流水折射率測(cè)量裝置，其測(cè)量精度高，且可實(shí)現(xiàn)流水折射率的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與數(shù)字顯示。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:一種便攜式的流水折射率測(cè)量裝置，其特征在于包括ASE光源、光纖光柵折射率傳感器、光纖環(huán)形器、光纖布拉格光柵器件和光纖功率計(jì)；所述的光纖光柵折射率傳感器由雙層保護(hù)套管及刻有對(duì)折射率敏感的級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵的第一單模光纖組成，所述的雙層保護(hù)套管上設(shè)置有進(jìn)水管和出水管，所述的第一單模光纖同軸貫穿設(shè)置于所述的雙層保護(hù)套管上，所述的第一單模光纖位于所述的雙層保護(hù)套管內(nèi)的部分完全密封于所述的雙層保護(hù)套管內(nèi)，且要求從所述的進(jìn)水管進(jìn)入的流水流經(jīng)所述的級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵后從所述的出水管流出，所述的第一單模光纖外露于所述的雙層保護(hù)套管的一軸端外的一端為所述的光纖光柵折射率傳感器的輸入端，所述的第一單模光纖外露于所述的雙層保護(hù)套管的另一軸端外的另一端為所述的光纖光柵折射率傳感器的輸出端；所述的光纖布拉格光柵器件中的光纖布拉格光柵的反射峰正好落在所述的級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵的一個(gè)諧振峰上；所述的ASE光源的輸出端與所述的光纖光柵折射率傳感器的輸入端連接，所述的光纖環(huán)形器的第一個(gè)端口作為光源入射端與所述的光纖光柵折射率傳感器的輸出端連接，所述的光纖環(huán)形器的第二個(gè)端口作為光源出射端與所述的光纖布拉格光柵器件的輸入端連接，所述的光纖環(huán)形器的第三個(gè)端口作為監(jiān)測(cè)端與所述的光纖功率計(jì)的輸入端連接。
[0007]所述的雙層保護(hù)套管包括同軸設(shè)置的兩端封閉的外保護(hù)管和兩端封閉的內(nèi)保護(hù)管，所述的外保護(hù)管上設(shè)置有外管進(jìn)水口，所述的外保護(hù)管靠近一軸端上設(shè)置有外管出水口，所述的進(jìn)水管連接于所述的外管進(jìn)水口上，所述的內(nèi)保護(hù)管靠近另一軸端上沿周向設(shè)置有多個(gè)內(nèi)管進(jìn)水口，所述的內(nèi)管進(jìn)水口連通所述的外保護(hù)管的內(nèi)腔與所述的內(nèi)保護(hù)管的內(nèi)腔，所述的內(nèi)保護(hù)管靠近一軸端上設(shè)置有內(nèi)管出水口，所述的出水管連接于所述的內(nèi)管出水口與所述的外管出水口上，所述的第一單模光纖同軸貫穿所述的外保護(hù)管的兩軸端和所述的內(nèi)保護(hù)管的兩軸端，且使所述的第一單模光纖的一端外露于所述的外保護(hù)管的一軸端外，所述的第一單模光纖的另一端外露于所述的外保護(hù)管的另一軸端外；在此，雙層保護(hù)套管由同軸設(shè)置的外保護(hù)管和內(nèi)保護(hù)管組成，且外保護(hù)管和內(nèi)保護(hù)管的兩端均封閉，一方面，保證了級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵工作于密閉的環(huán)境中，不僅在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流水折射率的同時(shí)可以有效地降低裸光纖因外界環(huán)境變化而損壞的風(fēng)險(xiǎn)，而且如果光刻有級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵的裸光纖被折斷，則可方便地將折斷之后的碎光纖收集起來(lái)，從而可以有效地避免因裸光纖折斷而帶來(lái)的安全隱患，另一方面，為流水提供了一個(gè)容納空間；將設(shè)置于內(nèi)保護(hù)管上的內(nèi)管進(jìn)水口和內(nèi)管出水口分布于內(nèi)保護(hù)管的兩軸端附近，可確保從內(nèi)管進(jìn)水口進(jìn)入的流水流經(jīng)級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵后從內(nèi)管出水口流出，保證了流水折射率測(cè)量的精確度。
[0008]所述的內(nèi)管進(jìn)水口上覆蓋有用于防止雜質(zhì)和氣泡的干擾的金屬過(guò)濾網(wǎng)；在此，金屬過(guò)濾網(wǎng)很好的阻止了雜質(zhì)和流水中所含的氣泡進(jìn)入到內(nèi)保護(hù)管中，可以避免雜質(zhì)和氣泡附著在刻有級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵的裸光纖上，從而保證了流水折射率測(cè)量的精度。
[0009]所述的第一單模光纖包括已剝除涂覆層的測(cè)量部分及位于所述的測(cè)量部分的一端且未剝除涂覆層的第一連接部分和位于所述的測(cè)量部分的另一端且未剝除涂覆層的第二連接部分，所述的級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵光刻于所述的測(cè)量部分上，所述的測(cè)量部分上光刻有所述的級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵的部分結(jié)構(gòu)限制于所述的內(nèi)管進(jìn)水口與所述的內(nèi)管出水口之間，所述的測(cè)量部分的兩端分別套設(shè)有用于保護(hù)所述的測(cè)量部分的端頭的熱縮套管，其中一個(gè)所述的熱縮套管穿過(guò)所述的雙層保護(hù)套管的一軸端并與其密封連接，另一個(gè)所述的熱縮套管穿過(guò)所述的雙層保護(hù)套管的另一軸端并與其密封連接，使所述的測(cè)量部分完全密封于所述的雙層保護(hù)套管內(nèi)，所述的第一連接部分的自由端構(gòu)成所述的光纖光柵折射率傳感器的輸入端，所述的第二連接部分的自由端構(gòu)成所述的光纖光柵折射率傳感器的輸出端；在此，在測(cè)量部分上光刻有級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵，由于該級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵的透射譜干涉峰寬度窄且對(duì)折射率敏感，因此可以實(shí)時(shí)測(cè)量流水折射率的變化；將測(cè)量部分上光刻有級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵的部分結(jié)構(gòu)限制于內(nèi)管進(jìn)水口與內(nèi)管出水口之間，目的就是為了保證流水流經(jīng)級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵；在測(cè)量部分的端頭上套設(shè)熱縮套管，不僅有效地保護(hù)了測(cè)量部分的端頭，而且起到了密封的作用。
[0010]所述的級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵由兩個(gè)周期相同的長(zhǎng)周期光纖光柵組成，所述的長(zhǎng)周期光纖光柵的柵區(qū)的長(zhǎng)度為1.7cm，兩個(gè)所述的長(zhǎng)周期光纖光柵相對(duì)一端之間的距離為
2.5 ?4.5cm。
[0011]所述的光纖布拉格光柵器件由兩端封閉且中空的保護(hù)套及刻有光纖布拉格光柵的第二單模光纖組成，所述的第二單模光纖同軸貫穿設(shè)置于所述的保護(hù)套上，所述的第二單模光纖包括已剝除涂覆層的裸光纖部分及位于所述的裸光纖部分的一端且未剝除涂覆層的連接部分和位于所述的裸光纖部分的另一端且未剝除涂覆層的懸空部分，所述的光纖布拉格光柵光刻于所述的裸光纖部分上，所述的裸光纖部分完全密封于所述的保護(hù)套內(nèi)，所述的連接部分外露于所述的保護(hù)套的一軸端外且所述的連接部分的自由端構(gòu)成所述的光纖布拉格光柵器件的輸入端，所述的懸空部分外露于所述的保護(hù)套的另一軸端外且所述的懸空部分的自由端懸空；在此，保護(hù)套兩端封閉，且光刻光纖布拉格光柵的裸光纖部分完全密封于保護(hù)套內(nèi)，一方面，不僅保護(hù)了裸光纖部分免受外界破壞，而且如果裸光纖部分被折斷，則可方便地將折斷之后的碎光纖收集起來(lái)，從而可以有效地避免因裸光纖折斷而帶來(lái)的安全隱患，另一方面，光纖布拉格光柵既可以免受溫度和折射率的影響，又可以免受外界的應(yīng)力而發(fā)生形變，因此可以保持光纖布拉格光柵的反射光譜的波長(zhǎng)恒定不變，并防止光纖布拉格光柵折斷。
[0012]所述的光纖布拉格光柵的柵區(qū)的長(zhǎng)度為1cm。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
I)本裝置中采用級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵測(cè)量流水的折射率，由于級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵具有精度高、諧振峰窄、反應(yīng)靈敏、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，因此能夠使得最終測(cè)量得到的流水折射率的精度高。
[0014]2)本裝置采用光纖功率計(jì)作為監(jiān)測(cè)設(shè)備，不僅大大降低了成本，而且光纖功率計(jì)體積小，便于攜帶，在一定程度上提高了本裝置的使用靈活性，從而使得本裝置可以適用于更多、更復(fù)雜的環(huán)境中。
[0015]3)本裝置要求光纖布拉格光柵器件中的光纖布拉格光柵的反射峰正好落在光纖光柵折射率傳感器中的級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵的諧振峰上，是因?yàn)殚L(zhǎng)周期光纖光柵雖然對(duì)折射率敏感，但是長(zhǎng)周期光纖光柵并沒(méi)有反射功能，如果直接將光纖功率計(jì)連接于光纖光柵折射率傳感器的輸出端，則光纖功率計(jì)的示數(shù)對(duì)折射率不是很敏感而且也不準(zhǔn)確，因此本裝置通過(guò)一個(gè)光纖布拉格光柵器件來(lái)反射，因光纖布拉格光柵器件中的光纖布拉格光柵的反射峰十分窄，故光纖功率計(jì)可以準(zhǔn)確的測(cè)量變化的功率，這樣本裝置工作時(shí)，如果流水中可溶性物質(zhì)的溶度變化即流水的折射率發(fā)生改變，則會(huì)使流水流過(guò)的級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵的光譜發(fā)生移動(dòng)變化，然后使光纖布拉格光柵反射的光功率發(fā)生變化，最終反射回的光功率會(huì)通過(guò)光纖功率計(jì)的示數(shù)反應(yīng)出來(lái)，因此本裝置可實(shí)現(xiàn)流水折射率的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與數(shù)字顯
/Jn ο
[0016]4)本裝置由ASE光源、光纖光柵折射率傳感器、光纖環(huán)形器、光纖布拉格光柵器件和光纖功率計(jì)組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用時(shí)只需利用外部水泵向雙層保護(hù)套管內(nèi)注入流水，并打開(kāi)各器件，就可實(shí)現(xiàn)流水折射率的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，操作簡(jiǎn)易。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明的流水折射率測(cè)量裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的流水折射率測(cè)量裝置中的光纖光柵折射率傳感器的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為光纖布拉格光柵的反射峰正好落在級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵的一個(gè)諧振峰上的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0019]本發(fā)明提出的一種便攜式的流水折射率測(cè)量裝置，如圖1和圖2所示，其包括ASE光源1、光纖光柵折射率傳感器2、光纖環(huán)形器3、光纖布拉格光柵器件4和光纖功率計(jì)5 ;光纖光柵折射率傳感器2由雙層保護(hù)套管21及采用紫外光光刻有對(duì)折射率敏感的級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵的第一單模光纖22組成，雙層保護(hù)套管21上設(shè)置有進(jìn)水管6和出水管7，進(jìn)水管6的進(jìn)水端可以與水泵相連或與其它取水裝置相連，出水管7的出水端可以連接一根引水管，第一單模光纖22同軸貫穿設(shè)置于雙層保護(hù)套管21上，第一單模光纖22位于雙層保護(hù)套管21內(nèi)的部分完全密封于雙層保護(hù)套管21內(nèi)，且要求從進(jìn)水管6進(jìn)入的流水流經(jīng)級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵后從出水管7流出，第一單模光纖22外露于雙層保護(hù)套管21的一軸端外的一端為光纖光柵折射率傳感器2的輸入端,第一單模光纖22外露于雙層保護(hù)套管21的另一軸端外的另一端為光纖光柵折射率傳感器2的輸出端；光纖布拉格光柵器件4中的光纖布拉格光柵的反射峰正好落在兩個(gè)周期相同的長(zhǎng)周期光纖光柵23、24構(gòu)成的級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵的一個(gè)諧振峰上，如圖3所示；ASE光源I的輸出端通過(guò)光纖與光纖光柵折射率傳感器2的輸入端連接，光纖環(huán)形器3的第一個(gè)端口作為光源入射端31通過(guò)光纖與光纖光柵折射率傳感器2的輸出端連接，光纖環(huán)形器3的第二個(gè)端口作為光源出射端32通過(guò)光纖與光纖布拉格光柵器件4的輸入端連接，光纖環(huán)形器3的第三個(gè)端口作為監(jiān)測(cè)端33通過(guò)光纖與光纖功率計(jì)5的輸入端連接，光纖功率計(jì)5可以接收光纖布拉格光柵反射回的光功率。
[0020]在此具體實(shí)施例中，雙層保護(hù)套管21包括同軸設(shè)置的兩端封閉的外保護(hù)管211和兩端封閉的內(nèi)保護(hù)管212，外保護(hù)管211上設(shè)置有外管進(jìn)水口 213，外保護(hù)管211靠近一軸端上設(shè)置有外管出水口 214，進(jìn)水管6連接于外管進(jìn)水口 213上，內(nèi)保護(hù)管212靠近另一軸端上沿周向設(shè)置有多個(gè)內(nèi)管進(jìn)水口 215，多個(gè)內(nèi)管進(jìn)水口 215上共同覆蓋有一張用于防止雜質(zhì)和氣泡的干擾的金屬過(guò)濾網(wǎng)217，內(nèi)管進(jìn)水口 215連通外保護(hù)管211的內(nèi)腔與內(nèi)保護(hù)管212的內(nèi)腔，內(nèi)保護(hù)管212靠近一軸端上設(shè)置有內(nèi)管出水口 216，出水管7連接于內(nèi)管出水口 216與外管出水口 214上，第一單模光纖22同軸貫穿外保護(hù)管211的兩軸端和內(nèi)保護(hù)管212的兩軸端，且使第一單模光纖22的一端外露于外保護(hù)管211的一軸端外，第一單模光纖22的另一端外露于外保護(hù)管211的另一軸端外；第一單模光纖22包括已剝除涂覆層的測(cè)量部分221及位于測(cè)量部分221的一端且未剝除涂覆層的第一連接部分222和位于測(cè)量部分221的另一端且未剝除涂覆層的第二連接部分223，級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵光刻于測(cè)量部分221上，測(cè)量部分221上光刻有級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵的部分結(jié)構(gòu)限制于內(nèi)管進(jìn)水口215與內(nèi)管出水口 216之間，測(cè)量部分221的兩端分別套設(shè)有用于保護(hù)測(cè)量部分221的端頭的熱縮套管8，同時(shí)熱縮套管8確保了測(cè)量部分221的兩端與雙層保護(hù)套管21之間的結(jié)合完全密封，其中一個(gè)熱縮套管穿過(guò)雙層保護(hù)套管21的一軸端并通過(guò)膠水黏接使兩者密封連接，另一個(gè)熱縮套管穿過(guò)雙層保護(hù)套管21的另一軸端并通過(guò)膠水黏接使兩者密封連接，使測(cè)量部分221完全密封于雙層保護(hù)套管21內(nèi)，第一連接部分222的自由端構(gòu)成光纖光柵折射率傳感器2的輸入端,第二連接部分223的自由端構(gòu)成光纖光柵折射率傳感器2的輸出端。
[0021]在此具體實(shí)施例中，光纖布拉格光柵器件4由兩端封閉且中空的保護(hù)套41及采用紫外光光刻有光纖布拉格光柵(圖中未示出)的第二單模光纖42組成，第二單模光纖42同軸貫穿設(shè)置于保護(hù)套41上，第二單模光纖42包括已剝除涂覆層的裸光纖部分(圖中未示出)及位于裸光纖部分的一端且未剝除涂覆層的連接部分421和位于裸光纖部分的另一端且未剝除涂覆層的懸空部分422,光纖布拉格光柵光刻于裸光纖部分上,裸光纖部分完全密封于保護(hù)套41內(nèi)，連接部421分外露于保護(hù)套41的一軸端外且連接部分421的自由端構(gòu)成光纖布拉格光柵器件4的輸入端,懸空部分422外露于保護(hù)套41的另一軸端外且懸空部分422的自由端懸空。
[0022]在本實(shí)施例中，級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵由兩個(gè)周期相同的長(zhǎng)周期光纖光柵23、24組成，長(zhǎng)周期光纖光柵的柵區(qū)的長(zhǎng)度為1.7cm，長(zhǎng)周期光纖光柵的周期為400--m，兩個(gè)長(zhǎng)周期光纖光柵23、24相對(duì)一端之間的距離為2.5?4.5cm,如具體設(shè)計(jì)時(shí)可將兩個(gè)長(zhǎng)周期光纖光柵相對(duì)一端之間的距離設(shè)計(jì)為2.5cm，實(shí)際上可以根據(jù)雙層保護(hù)套管的長(zhǎng)度來(lái)設(shè)定兩個(gè)長(zhǎng)周期光纖光柵相對(duì)一端之間的距離；光纖布拉格光柵的柵區(qū)的長(zhǎng)度為Icm,光纖布拉格光柵的周期為1064nm。具體設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況，光刻不同周期和柵區(qū)長(zhǎng)度的長(zhǎng)周期光纖光柵和光纖布拉格光柵。
[0023]在本實(shí)施例中，光纖環(huán)形器3米用市售的三端口光纖環(huán)形器,設(shè)有三個(gè)端口 ；光纖功率計(jì)5采用市售的手持式光纖功率計(jì)，型號(hào)不限，也可以采用具有閥值設(shè)置報(bào)警功能的光纖功率計(jì)，這樣當(dāng)光纖功率計(jì)5接收到的功率變化超出閥值時(shí)就會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)聲；夕卜保護(hù)管211和內(nèi)保護(hù)管212可采用普通的塑料管制成；保護(hù)套41可采用普通的塑料管制成，也可以直接采用熱縮套管。
[0024]本裝置由于采用了周期相同且對(duì)折射率敏感的級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵，長(zhǎng)周期光纖光柵雖然對(duì)折射率敏感，但是長(zhǎng)周期光纖光柵并沒(méi)有反射功能，如果直接將光纖功率計(jì)連接于光纖光柵折射率傳感器的輸出端，則光纖功率計(jì)的示數(shù)對(duì)折射率不是很敏感而且也不準(zhǔn)確，因此本裝置通過(guò)一個(gè)光纖布拉格光柵器件來(lái)反射，因光纖布拉格光柵器件中的光纖布拉格光柵的反射峰十分窄，故光纖功率計(jì)可以準(zhǔn)確的測(cè)量變化的功率。
[0025]本裝置要求光纖布拉格光柵的反射峰剛好落在級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵的一個(gè)諧振峰上，在實(shí)際操作時(shí)，可以根據(jù)光纖布拉格光柵的反射峰來(lái)刻長(zhǎng)周期光纖光柵，也可以根據(jù)長(zhǎng)周期光纖光柵的諧振峰來(lái)選取光纖布拉格光柵。為了檢測(cè)本裝置中的光纖布拉格光柵的反射峰是否落在級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵的一個(gè)諧振峰上，可以將刻有光纖布拉格光柵的第二單模光纖的懸空部分的自由端接在光纖光譜儀上進(jìn)行測(cè)試，光纖光譜儀測(cè)得的光譜如圖3所示。
【權(quán)利要求】
1.一種便攜式的流水折射率測(cè)量裝置，其特征在于包括ASE光源、光纖光柵折射率傳感器、光纖環(huán)形器、光纖布拉格光柵器件和光纖功率計(jì)；所述的光纖光柵折射率傳感器由雙層保護(hù)套管及刻有對(duì)折射率敏感的級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵的第一單模光纖組成，所述的雙層保護(hù)套管上設(shè)置有進(jìn)水管和出水管，所述的第一單模光纖同軸貫穿設(shè)置于所述的雙層保護(hù)套管上，所述的第一單模光纖位于所述的雙層保護(hù)套管內(nèi)的部分完全密封于所述的雙層保護(hù)套管內(nèi)，且要求從所述的進(jìn)水管進(jìn)入的流水流經(jīng)所述的級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵后從所述的出水管流出，所述的第一單模光纖外露于所述的雙層保護(hù)套管的一軸端外的一端為所述的光纖光柵折射率傳感器的輸入端，所述的第一單模光纖外露于所述的雙層保護(hù)套管的另一軸端外的另一端為所述的光纖光柵折射率傳感器的輸出端；所述的光纖布拉格光柵器件中的光纖布拉格光柵的反射峰正好落在所述的級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵的一個(gè)諧振峰上；所述的ASE光源的輸出端與所述的光纖光柵折射率傳感器的輸入端連接,所述的光纖環(huán)形器的第一個(gè)端口作為光源入射端與所述的光纖光柵折射率傳感器的輸出端連接，所述的光纖環(huán)形器的第二個(gè)端口作為光源出射端與所述的光纖布拉格光柵器件的輸入端連接，所述的光纖環(huán)形器的第三個(gè)端口作為監(jiān)測(cè)端與所述的光纖功率計(jì)的輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式的流水折射率測(cè)量裝置，其特征在于所述的雙層保護(hù)套管包括同軸設(shè)置的兩端封閉的外保護(hù)管和兩端封閉的內(nèi)保護(hù)管，所述的外保護(hù)管上設(shè)置有外管進(jìn)水口，所述的外保護(hù)管靠近一軸端上設(shè)置有外管出水口，所述的進(jìn)水管連接于所述的外管進(jìn)水口上，所述的內(nèi)保護(hù)管靠近另一軸端上沿周向設(shè)置有多個(gè)內(nèi)管進(jìn)水口，所述的內(nèi)管進(jìn)水口連通所述的外保護(hù)管的內(nèi)腔與所述的內(nèi)保護(hù)管的內(nèi)腔，所述的內(nèi)保護(hù)管靠近一軸端上設(shè)置有內(nèi)管出水口，所述的出水管連接于所述的內(nèi)管出水口與所述的外管出水口上，所述的第一單模光纖同軸貫穿所述的外保護(hù)管的兩軸端和所述的內(nèi)保護(hù)管的兩軸端，且使所述的第一單模光纖的一端外露于所述的外保護(hù)管的一軸端外，所述的第一單模光纖的另一端外露于所述的外保護(hù)管的另一軸端外。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種便攜式的流水折射率測(cè)量裝置，其特征在于所述的內(nèi)管進(jìn)水口上覆蓋有用于防止雜質(zhì)和氣泡的干擾的金屬過(guò)濾網(wǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種便攜式的流水折射率測(cè)量裝置，其特征在于所述的第一單模光纖包括已剝除涂覆層的測(cè)量部分及位于所述的測(cè)量部分的一端且未剝除涂覆層的第一連接部分和位于所述的測(cè)量部分的另一端且未剝除涂覆層的第二連接部分，所述的級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵光刻于所述的測(cè)量部分上，所述的測(cè)量部分上光刻有所述的級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵的部分結(jié)構(gòu)限制于所述的內(nèi)管進(jìn)水口與所述的內(nèi)管出水口之間，所述的測(cè)量部分的兩端分別套設(shè)有用于保護(hù)所述的測(cè)量部分的端頭的熱縮套管，其中一個(gè)所述的熱縮套管穿過(guò)所述的雙層保護(hù)套管的一軸端并與其密封連接，另一個(gè)所述的熱縮套管穿過(guò)所述的雙層保護(hù)套管的另一軸端并與其密封連接，使所述的測(cè)量部分完全密封于所述的雙層保護(hù)套管內(nèi)，所述的第一連接部分的自由端構(gòu)成所述的光纖光柵折射率傳感器的輸入端，所述的第二連接部分的自由端構(gòu)成所述的光纖光柵折射率傳感器的輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的一種便攜式的流水折射率測(cè)量裝置，其特征在于所述的級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵由兩個(gè)周期相同的長(zhǎng)周期光纖光柵組成，所述的長(zhǎng)周期光纖光柵的柵區(qū)的長(zhǎng)度為1.7cm，兩個(gè)所述的長(zhǎng)周期光纖光柵相對(duì)一端之間的距離為2.5?4.5cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種便攜式的流水折射率測(cè)量裝置，其特征在于所述的光纖布拉格光柵器件由兩端封閉且中空的保護(hù)套及刻有光纖布拉格光柵的第二單模光纖組成，所述的第二單模光纖同軸貫穿設(shè)置于所述的保護(hù)套上，所述的第二單模光纖包括已剝除涂覆層的裸光纖部分及位于所述的裸光纖部分的一端且未剝除涂覆層的連接部分和位于所述的裸光纖部分的另一端且未剝除涂覆層的懸空部分，所述的光纖布拉格光柵光刻于所述的裸光纖部分上，所述的裸光纖部分完全密封于所述的保護(hù)套內(nèi)，所述的連接部分外露于所述的保護(hù)套的一軸端外且所述的連接部分的自由端構(gòu)成所述的光纖布拉格光柵器件的輸入端，所述的懸空部分外露于所述的保護(hù)套的另一軸端外且所述的懸空部分的自由端懸空。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種便攜式的流水折射率測(cè)量裝置，其特征在于所述的光纖布拉格光柵的柵區(qū)的長(zhǎng)度為1cm。
【文檔編號(hào)】G01N21/41GK104237165SQ201410436192
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】何如雙, 陶衛(wèi)東, 王乾龍, 張玲芬 申請(qǐng)人:寧波大學(xué)