一种用于海水盐度监测的纤维器件制造方法

技术领域

本发明属于海水检测技术领域，尤其涉及一种用于海水盐度监测的纤维器件制造方法。

背景技术

海水盐度是海洋信息的一个重要参数，在渔业养殖等方面，盐度的高低与稳定性直接影响水生生物的成活率和发育状况，决定了水体的营养状况和动态分布；在船舶工业、海洋工程等方面，盐度与水体密度分布直接相关，并影响水流状况和水中声传播参数。现有的测量海水盐度的方法有温盐深仪法、微波遥感技术、表面等离子体共振法、盐度敏感材料法、光纤布拉格光栅法等。

然而现有技术存在一些问题：申请号201120543880.9公开了一种基于FBG的测量海水盐度的传感器，该传感器中使用了经过腐蚀的布拉格光栅，使传感器的抗机械强度降低，该方案中，光纤的纤维器件抗腐蚀、抗干扰能力差、柔性差，无法满足满足在不同盐度和温度下的海水浸泡腐蚀要求，因此我们提出一种用于海水盐度监测的纤维器件制造方法。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于海水盐度监测的纤维器件制造方法，具备具有耐海水侵蚀，强柔韧性、高稳定性的优点，解决了光纤的纤维器件抗腐蚀、抗干扰能力差、柔性差，无法满足满足在不同盐度和温度下的海水浸泡腐蚀要求的问题。

本发明是这样实现的，一种用于海水盐度监测的纤维器件制造方法，将光子晶体光纤、光纤布拉格光栅组成的海水盐度检测传感光纤作为芯层；

利用高弹性纤维对其芯层进行螺旋包覆，使其具有高柔韧性和稳固性；

在最外层涂敷耐海水腐蚀涂层，并且保持两端光纤裸露，以便与传感器连通，再连接传感器制备纤维器件；

其中，光子晶体光纤设置为单模光纤光子晶体光纤、光纤布拉格光栅设置为单模光纤偏振维持光纤布拉格光栅。

作为本发明优选的，所述高弹性纤维按质量份数配比，其包括：45％精梳棉、47％蛹蛋白纤维以及8％莱卡；所述海水腐蚀涂层设置为具有透光性质的聚乙烯涂层。

作为本发明优选的，该方法还包括质量检测工序，所述质量检测工序包括以下步骤：

S1、传感装置测试；测试极化状态的旋转变化；

S2、盐度检测实验；将该纤维器件置于氯化钠溶液中检测光谱变化。

作为本发明优选的，S1中所述传感装置测试包括光从宽带光源出口，然后通过偏振分束器获得初始偏振，由偏振控制器调整，自旋偏振到两个轴45角，两个偏振方向的输入功率相等，两个峰值强度的损失相等；再利用具有三个机械回路的PC电源，通过光纤在外力作用下的诱导双折射原理，三个环分别相当于四分之一波板、半波板和四分之一波板，通过旋转四分之一波板和半波板，可以得到极化状态的旋转变化。

作为本发明优选的，S2中所述盐度检测实验包括将传感器单元浸没在制备的氯化钠溶液中，并固定在纤维夹上，以保持应变状态；环境温度保持在15℃，并调节氯化钠溶液的浓度，同时聚焦于1550nm-1552nm区域，观察随着溶液盐度浓度的变化，干扰谱红移以及两个共振峰的强度变化。

作为本发明优选的，该方法还包括纤膏涂覆工序，所述纤膏涂覆工序为：将芯层从纤膏容器中穿过，使得纤膏涂覆在芯层上，所述纤膏涂覆工序位于利用高弹性纤维对其芯层进行螺旋包覆之前。

作为本发明优选的，所述聚乙烯涂层的涂覆过程包括：聚乙烯纤维放线，光纤从光纤线盘上由光纤放线装置放出，同时聚乙烯纤维由放线装置放出并包覆于光纤外部；护套料通过挤塑机挤出并包覆于聚乙烯纤维外部得到光纤半成品；光纤半成品经冷却、吹干、卷绕工艺得到光纤。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过利用单模光纤光子晶体光纤、单模光纤偏振维持光纤布拉格光栅(SPNPS-PMFBG)组成的海水盐度检测传感光纤作为芯层，在盐度为0-7％的范围内，盐度测量具有良好的线性关系和重复性；

2、本发明通过利用高弹性纤维对其芯层进行螺旋包覆，使其具有高柔韧性和稳固性，在最外层涂敷耐海水腐蚀涂层即高透光聚乙烯涂层，并且保持传感器两端光线裸露，以便与传感器连通，使发明的海水盐度检测纤维器件具有耐海水腐蚀、高柔韧性、高稳定性等优异特点。

附图说明

图1是本发明实施例提供的工艺流程框图；

图2是本发明实施例提供的盐度传感装置示意图；

图3是本发明实施例提供的盐度升降变化过程中的光谱响应图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1至图3所示，本发明实施例提供的一种用于海水盐度监测的纤维器件制造方法，将光子晶体光纤、光纤布拉格光栅组成的海水盐度检测传感光纤作为芯层；

利用高弹性纤维对其芯层进行螺旋包覆，使其具有高柔韧性和稳固性；

在最外层涂敷耐海水腐蚀涂层，并且保持两端光纤裸露，以便与传感器连通，再连接传感器制备纤维器件；

其中，光子晶体光纤设置为单模光纤光子晶体光纤、光纤布拉格光栅设置为单模光纤偏振维持光纤布拉格光栅；

该方法还包括纤膏涂覆工序，所述纤膏涂覆工序为：将芯层从纤膏容器中穿过，使得纤膏涂覆在芯层上，所述纤膏涂覆工序位于利用高弹性纤维对其芯层进行螺旋包覆之前；所述聚乙烯涂层的涂覆过程包括：聚乙烯纤维放线，光纤从光纤线盘上由光纤放线装置放出，同时聚乙烯纤维由放线装置放出并包覆于光纤外部；护套料通过挤塑机挤出并包覆于聚乙烯纤维外部得到光纤半成品；光纤半成品经冷却、吹干、卷绕工艺得到光纤；所述高弹性纤维按质量份数配比，其包括：45％精梳棉、47％蛹蛋白纤维以及8％莱卡；所述海水腐蚀涂层设置为具有透光性质的聚乙烯涂层。

采用上述方案：利用高弹性纤维螺旋包覆海水盐度检测光纤，传感单元由单模光纤光子晶体光纤、单模光纤偏振维持光纤布拉格光栅(SPNPS-PMFBG)组成，最外层涂敷聚乙烯聚合物对传感器进行防水处理，保持传感器两端光纤裸露，制成的海水盐度监测的纤维器件，在盐度为0-7％的范围内，盐度测量具有良好的线性关系和重复性，并且具有耐海水侵蚀，强柔韧性、高稳定性等优异特点。

该方法还包括质量检测工序，所述质量检测工序包括以下步骤：

S1、传感装置测试；测试极化状态的旋转变化；

S2、盐度检测实验；将该纤维器件置于氯化钠溶液中检测光谱变化。

参考图2，S1中所述传感装置测试包括：光从宽带光源出口，然后通过偏振分束器(PBS)获得初始偏振，由偏振控制器(PC)调整，自旋偏振到两个轴45角，两个偏振方向的输入功率相等，两个峰值强度的损失相等，利用光纤在外力作用下的诱导双折射原理，研制出了具有三个机械回路的PC电源，三个环分别相当于四分之一波板、半波板和四分之一波板。通过旋转四分之一波板和半波板，可以得到极化状态的旋转变化。

S2中所述盐度检测实验包括将传感器单元浸没在制备的氯化钠溶液中，并固定在纤维夹上，以保持应变状态；环境温度保持在15℃，并调节氯化钠溶液的浓度，同时聚焦于1550nm-1552nm区域，观察随着溶液盐度浓度的变化，干扰谱红移以及两个共振峰的强度变化。

示例性的，将传感器单元浸没在制备的氯化钠溶液中，并固定在纤维夹上，以保持应变状态。对于盐度测量，环境温度保持在15℃。参考图3，显示了该传感器在1540-1580nm区域内的光谱变化，氯化钠溶液在1％、3％、5％和7％时发生变化。聚焦于1550nm-1552nm区域，可以准确地观察到随着溶液盐度浓度的增加，干扰谱红移并叠加在PMFBG上，导致两个共振峰的强度降低，当溶液盐度从7wt％下降到1wt％时，两个共振峰的强度逐渐增加。

综上所述：该一种用于海水盐度监测的纤维器件制造方法，利用高弹性纤维螺旋包覆海水盐度检测光纤，传感单元由单模光纤光子晶体光纤、单模光纤偏振维持光纤布拉格光栅(SPNPS-PMFBG)组成，最外层涂敷聚乙烯聚合物对传感器进行防水处理，保持传感器两端光纤裸露，制成的海水盐度监测的纤维器件，在盐度为0-7％的范围内，盐度测量具有良好的线性关系和重复性，并且具有耐海水侵蚀，强柔韧性、高稳定性等优异特点。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。