新型光纤传感器实现海水温度与盐度实时双检测

本文研究了一种新型的光纤传感器系统，旨在同时实时测量海水的温度和盐度。该系统利用了半导体材料吸收光谱的特性，当温度改变时，光谱的临界极限值会发生移动，从而影响出射光的强度；而盐度变化则会改变光在海水中的折射角，进而导致接收端光线的偏移。传感器的设计采用了反射式结构，结合线阵排列的接收光纤，使得信号能有效地传输到海面以上，并通过CCD设备捕捉光强峰值信号和偏移量，实现精确的数据采集。 传感器的核心组件包括一直角棱镜、基于本征GaAs单晶体薄片（砷化镓晶体）的光吸收元件，以及包含参考液和待测液的水槽，这些部分共同构成了高灵敏度的温度和盐度测量单元。理论分析和数值仿真验证了这种设计的科学性和实用性，证明了它能够在复杂海洋环境中稳定、准确地进行实时监测。 对于盐度测量而言，光纤传感器通过监测光折射角的变化来反映海水盐度的变化，这与传统的采样测量方式相比，既节省了时间和人力，又能减少误差。对于温度测量，半导体材料的光吸收特性使其能够快速响应温度变化，提供实时的温度数据。 鉴于海水温度和盐度对海洋科学研究、环境监测、气候预测以及商业活动的重要性，特别是对于海洋石油勘探和港口贸易，这种新型光纤传感器的低成本、高可靠性、小型化的优点使其具有广阔的应用前景。它的出现有望打破传统测量手段的局限，提升海洋数据采集的效率和准确性。