CN112781633A - 基于干涉游标效应的高灵敏海水盐温双参数传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于干涉游标效应的高灵敏海水盐温双参数传感器，其特征包括宽带光源、2×2光纤耦合器、并联设置的两个双FP腔法布里‑珀罗干涉仪和光谱仪；双FP腔法布里‑珀罗干涉仪包含依次设置的单模光纤、带有微流通道的光纤微球泡结构和大模场光纤。通过设置不同参数的光纤微球泡结构和大模场光纤腔长使干涉仪中空气腔与石英腔自由光谱范围接近，实现游标效应并使输出光谱对应频率保持间隔。当海水盐温变化时，干涉仪腔长发生改变，对输出光谱进行傅里叶变换和滤波，获得各干涉仪输出光谱及包络。通过包络信号漂移量，结合盐度温度灵敏度矩阵，可实现双参数的同时测量。本发明具有实用性强，结构紧凑、灵敏度高、稳定性强、可同时测量多参数等优点。
Description
技术领域
本发明属于光纤传感领域，具体涉及一种基于干涉游标效应的高灵敏海水盐温双参数传感器，该传感器具有结构简单，灵敏度高，可重复性较好，可进行实时实地精确检测的优点。
背景技术
游标效应利用微小测量值发生变化的情况下，主尺和游尺的对齐分度会发生大范围改变的原理，实现微小量的放大读取，提高测量精度。游标效应在测量领域应用广泛。将游标效应与光纤法布里-珀罗干涉仪相结合，通过两个FP干涉腔级联，输出的光谱信号叠加会形成新的条纹包络信号，对条纹包络进行解调，即可以实现待测参数的高精度测量。
海水盐度、温度与海洋环境和气候变化息息相关，获取高精度海水盐温参数具有重要研究意义。目前常见的海水盐度测量方法有电导率法、微波遥感检测技术、折射率测量法等；常见的海水温度测量方法多采用铂电阻、热敏电阻等电子传感器测量温度。光纤由于具有体积小、抗干扰能力强等优点，目前已经在海洋传感领域得到了广泛应用，例如常见的基于表面等离子体共振效应的光纤盐度传感器；基于光纤光栅的海洋温度传感器等。基于光折射法的传感器测量盐度参数时灵敏度较高，但测量温度参数时需使用其他传感器，导致灵敏度较低，无法对海水盐温双参数同时进行高灵敏测量，且结构复杂，稳定性差；基于表面等离子体共振效应的传感器响应较快，灵敏度较高，可以通过包覆温敏材料实现海水盐度温度双参数测量，但易受海水侵蚀，且存在盐度温度交叉串扰等问题；基于光纤光栅的传感器可实现海水盐度温度的同时测量，复用性好，解调方法成熟，但响应较慢，灵敏度低；干涉型传感器具有结构简单，稳定性好，灵敏度高等优点，但多适用于单参数测量；这些缺点严重阻碍了海水盐温双参数传感器的发展应用。
针对上述传感器灵敏度低、无法同时测量海水盐度温度双参数、盐度温度交叉敏感等问题，本发明提出了一种基于干涉游标效应的高灵敏海水盐温双参数传感器。该传感器具有结构简单，制作成本低，稳定性好，响应速度快，灵敏度高等优点，解决了传统级联型干涉结构多适用于单参数测量及盐度温度交叉敏感等问题，可实现海水盐度、温度双参数的高灵敏测量。
发明内容
针对光纤盐度和温度传感器普遍存在的灵敏度较低，盐度温度交叉敏感，稳定性差等问题，本发明提出了一种结构简单，成本低，实用性强的基于干涉游标效应的高灵敏海水盐温双参数传感器。
本发明为解决技术问题所采取的方法包括以下步骤：
步骤一：选择一台宽带光源，一个2×2光纤耦合器，两根单模传输光纤，两个双FP腔法布里-珀罗干涉仪，一台光谱仪。所述双FP腔法布里-珀罗干涉仪包含从光纤传输方向依次设置的单模传输光纤，带有微流通道的光纤微球泡结构和大模场光纤。所述的带有微流通道的光纤微球泡结构即为空气腔，大模场光纤即为石英腔。所述光纤微球泡结构的微流通道与纤芯方向垂直，顶部为注水口，底部为出水口。所述的两个双FP腔法布里-珀罗干涉仪并联设置。
步骤二：宽带光源的输出端与光谱仪的输入端分别与2×2光纤耦合器两端口的一端相连，2×2光纤耦合器两端口的另一端分别与两根单模传输光纤相连，两根单模传输光纤分别与两个双FP腔法布里-珀罗干涉仪相连。
步骤三：信号光经过2×2光纤耦合器和单模传输光纤传输到双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅰ时，分别在光纤微球泡结构两端面和大模场光纤端面发生反射，反射光沿原路返回并在单模传输光纤相遇而产生三光束干涉。
其中，由于空气腔和石英腔导致的相位差可以表示为：
n1和n2分别是双FP腔法布里-珀罗干涉仪空气腔和石英腔的折射率，l1和l2分别是双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅰ中空气腔和石英腔的腔长，λ是入射光波长，
和
分别表示双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅰ中空气腔和石英腔导致的反射光之间的相位差。
双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅰ的反射光强表达如下：
其中，I11、I12和I13分别表示双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅰ三个反射面的反射光强。由公式(2)可以看出，反射光强包含三个振动频率不同的余弦振动函数，其振动频率分别为
分别对应于空气腔、石英腔以及空气腔与石英腔输出光谱叠加之后形成的包络曲线的频率。
当反射光强达到最大时，空气腔和石英腔各自形成的干涉峰对应波长分别为：
m为正整数。
对应的空气腔和石英腔两干涉腔输出谱线的自由光谱范围表达如下：
双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅰ空气腔和石英腔的自由光谱范围差值在0-2.0nm之间。
双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅰ空气腔和石英腔的输出光谱频率表达如下：
叠加后的光谱包络的自由光谱范围表达如下：
双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅰ输出光谱包络周期小于光源及光谱仪光谱范围。
双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅰ对应的光谱漂移量Δλ1与盐温变化量关系为：
Δλ1＝SEnv1,S·ΔS+SEnv1,T·ΔT (7)
SEnv1,S表示双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅰ的盐度灵敏度系数，SEnv1,T表示双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅰ的温度灵敏度系数，ΔS表示海水盐度变化量，ΔT表示海水温度变化量。
信号光经过2×2光纤耦合器和单模传输光纤传输到双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ时，分别在光纤微球泡结构两端面和大模场光纤端面发生反射，反射光沿原路返回并在单模传输光纤相遇而产生三光束干涉。
双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ中空气腔和石英腔导致的相位差可以表示为：
l3和l4分别是双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ中空气腔和石英腔的腔长，
和
分别表示双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ中空气腔和石英腔导致的反射光之间的相位差。
双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ的反射光强表达如下：
其中，I21、I22和I23分别表示双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ三个反射面的反射光强。两个干涉腔输出光谱叠加之后会在干涉峰处形成包络曲线。
λm是光谱干涉相长时对应的波峰波长，即为干涉峰。m为正整数。
双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ中空气腔和石英腔的自由光谱范围表达如下：
双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ空气腔和石英腔的自由光谱范围差值在0-2.0nm之间。
双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ空气腔和石英腔的输出光谱频率表达如下：
双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ输出光谱包络的自由光谱范围表达如下：
双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ输出光谱包络周期小于光源及光谱仪光谱范围。
双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ对应的光谱漂移量Δλ2与盐温变化量关系为：
Δλ2＝SEnv2,S·ΔS+SEnv2,T·ΔT (14)
SEnv2,S表示双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ的盐度灵敏度系数，SEnv2,T表示双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ的温度灵敏度系数，ΔS表示海水盐度变化量，ΔT表示海水温度变化量。
两个双FP腔法布里-珀罗干涉仪通过耦合器并联后输出光强表示为：
I＝I1+I2 (15)
两个双FP腔法布里-珀罗干涉仪输出光谱最小频率差值大于0.05。
步骤四：对光谱仪输出光谱进行傅里叶变换，获取频谱图，通过滤波分别获取双FP腔布里-珀罗干涉仪Ⅰ和双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ的输出光谱图，利用正弦拟合法分别获取输出光谱的包络谱线。
海水盐度和温度变化分别为ΔS和ΔT，双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅰ和双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ输出光谱的包络漂移量为Δλ1和Δλ2，对应关系可表示为：
通过同时监测两个包络峰的移动，依据此矩阵就可以得到任意温度和盐度下的测量结果，实现海水盐度、温度双参数的高灵敏测量。
为了实现以上步骤，本发明采用如下结构，其特征在于包括一台宽带光源，一个2×2光纤耦合器，两根单模传输光纤，两个双FP腔法布里-珀罗干涉仪，一台光谱仪；所述宽带光源经2×2光纤耦合器与一个双FP腔法布里-珀罗干涉仪相连接；所述光谱仪经2×2光纤耦合器与另一个双FP腔法布里-珀罗干涉仪相连接；所述双FP腔法布里-珀罗干涉仪包含从光纤传输方向依次设置的单模传输光纤，带有微流通道的光纤微球泡结构，即空气腔，和大模场光纤，即石英腔；所述的两个双FP腔法布里-珀罗干涉仪在2×2光纤耦合器同侧并联设置；所述双FP腔法布里-珀罗干涉仪中空气腔和石英腔的自由光谱范围差值范围在0-2.0nm之间；所述两个双FP腔法布里-珀罗干涉仪输出光谱最小频率差值大于0.05；所述光纤微球泡结构的微流通道与纤芯方向垂直，顶部为注水口，底部为出水口。
本发明的有益效果为：
本发明利用氢氟酸溶液刻蚀和熔接机放电实现光纤微球泡结构的制作，利用飞秒激光在光纤微球泡结构上刻蚀微流通道。制作过程简单，成本较低。制作出的传感结构稳定性好，机械强度较高。
本发明利用游标效应，极大地提高了传感结构的灵敏度。通过双FP腔法布里-珀罗干涉仪实现游标效应，光谱叠加后形成的输出光谱的包络信号变化速度远超光谱峰值变化速度，对包络信号进行检测可以实现灵敏度的放大。
本发明利用空气腔与石英腔级联的双FP腔法布里-珀罗干涉仪实现盐度和温度的双参数测量。利用光纤微球泡结构和石英腔分别对折射率和温度敏感的特性，获取包含盐度变化和温度变化信息在内的输出光谱，通过滤波方式获得两干涉仪输出光谱及光谱包络，构建同时测量温度和盐度的灵敏度矩阵，从而实现双参数测量。该传感器结构简单紧凑，可用于盐度和温度的同时测量，且灵敏度高，稳定性好。
附图说明
图1是基于干涉游标效应的高灵敏海水盐温双参数传感器的示意图。
图2是基于干涉游标效应的高灵敏海水盐温双参数传感器的输出光谱图。
图3是输出光谱图经过傅里叶变换后的频谱图。
图4是输出光谱图根据频谱图滤波后得到的两干涉仪输出光谱图及下包络拟合图。
图5是海水盐温变化时两干涉仪输出光谱拟合后得到的光谱包络图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，基于干涉游标效应的高灵敏海水盐温双参数传感器，包括宽带光源1、2×2光纤耦合器2、单模光纤3，光纤微球泡结构4、注水口5、出水口6、大模场光纤7、单模光纤8、光纤微球泡结构9、注水口10、出水口11、大模场光纤12、光谱仪13。其中，宽带光源1和光谱仪13分别与2×2光纤耦合器2左侧的两端相连，2×2光纤耦合器2右侧的一端与单模光纤3相连，光纤微球泡结构4一端与单模光纤3相连，一端与大模场光纤7相连；2×2光纤耦合器2右侧的另一端与单模光纤8相连，光纤微球泡结构9一端与单模光纤8相连，一端与大模场光纤12相连。单模光纤3，光纤微球泡结构4和大模场光纤7构成双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅰ，单模光纤8、光纤微球泡结构9和大模场光纤12构成双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ。
如图2所示，基于干涉游标效应的高灵敏海水盐温双参数传感器的输出光谱图为两干涉仪输出光谱的叠加。当待测海水折射率发生变化时，输出光谱发生不规则改变。对输出光谱进行傅里叶变换可以得到对应的频谱图。
如图3所示，输出光谱图对应的频谱图中各峰相距较远，峰1为双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅰ输出光谱对应的频谱，峰2为双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ输出光谱对应的频谱，通过滤波可以得到单一干涉仪的输出光谱图。
如图4-1所示，对输出光谱图进行傅里叶变换与滤波后得到双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅰ输出光谱图。如图4-2所示，对输出光谱图进行傅里叶变换与滤波后得到的双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ输出光谱图。图中虚线为输出光谱下包络拟合图。
如图5-1所示，海水盐温变化时，双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅰ输出光谱拟合后得到的光谱包络发生漂移。图5-2为海水盐温变化时，双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ输出光谱拟合得到的光谱包络变化。将传感器浸入温度相同盐度不同的海水中，测量盐度灵敏度；浸入温度不同的去离子水中测量温度灵敏度，构建温度和盐度的灵敏度矩阵。当待测海水盐度与温度发生变化时，两干涉仪输出光谱会发生漂移。将传感结构浸入待测海水中，对输出光谱解调后得到两干涉仪光谱包络漂移量，代入灵敏度矩阵即可实现双参数的同时测量。
本发明的工作方式为：宽带光源1发出的信号光经过2×2光纤耦合器2分为两束，一束光沿着单模光纤3的纤芯传输到光纤微球泡结构4时，由于空气和石英的折射率不同，导致一部分光在空气和石英的接触面发生菲涅尔反射，另一部分光则通过接触面传输到大模场光纤7。从大模场光纤7反射回来的光与从光纤微球泡结构4反射回来的两束光在单模光纤3处相遇从而产生干涉。2×2光纤耦合器2输出的另一束光则沿着单模光纤8的纤芯传输到光纤微球泡结构9，然后一部分光在空气和石英的接触面发生菲涅尔反射，另一部分光则通过接触面传输到大模场光纤12。从大模场光纤12反射回来的光与从光纤微球泡结构7反射回来的两束光在单模光纤6处相遇从而产生干涉。反射光传输到光谱仪13后形成的叠加光谱作为输出光谱。待测海水分别从注水口5和注水口10注入光纤微球泡结构4和光纤微球泡结构9，从出水口6和出水口11流出。当海水温度发生变化时，双FP腔法布里-珀罗干涉仪中石英腔腔长由于热光效应长度发生改变，从而导致输出光谱包络信号的漂移；当海水盐度变化时，双FP腔法布里-珀罗干涉仪空气腔腔长不变，但由于腔内介质折射率发生变化，使光程发生变化，引起光谱包络漂移。将双FP腔法布里-珀罗干涉仪浸在温度相同盐度不同的海水中，测量对应的盐度灵敏度系数；将双FP腔法布里-珀罗干涉仪浸在温度不同的去离子水，测量对应的温度灵敏度系数，构建温度和盐度的灵敏度矩阵。本发明最终得到的输出光谱由一系列强度不同的干涉条纹组成，对传感结构输出光谱进行傅里叶变换可得到对应的频谱图。两个双FP腔法布里-珀罗干涉仪输出光谱最小频率差值大于0.05，可以通过滤波的方式获取两干涉仪各自输出光谱，对干涉仪输出光谱进行正弦拟合得到光谱包络。比较传感结构在待测海水中与在已知温度的去离子水中输出光谱解调后得到的光谱包络，得到包络漂移量，代入灵敏度矩阵即可实现海水盐度、温度双参数的高灵敏测量。
该装置能够实现基于干涉游标效应的高灵敏海水盐温双参数传感器的关键技术有：
控制FP干涉腔的结构参数使双FP腔法布里-珀罗干涉仪中空气腔与石英腔的自由光谱范围不同，且相差较小，差值范围在0-2.0nm之间以实现游标效应，产生包络信号。包络信号周期小于光源和光谱仪的波长范围，便于观察包络信号的变化。
控制FP干涉腔的结构参数使双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅰ两个腔的自由光谱范围与双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ两个腔的自由光谱范围相差较大，对应输出光谱在频域中各峰相距较远，最小频率差值大于0.05，以实现滤波功能。
通过控制蚀刻时间并设置合适的熔接参数来实现光纤微球泡的制作，实现稳定性强，可长期重复使用的高灵敏度光纤传感器。
通过传感器的输出光谱图分别测量各干涉仪盐度和温度的灵敏度，构建关于海水盐度和温度的灵敏度矩阵。
对传感结构输出光谱做傅里叶变换并滤波，将两干涉仪输出光谱解调出来。通过正弦拟合法得到干涉仪输出光谱的包络曲线，将两干涉仪光谱包络漂移量代入灵敏度矩阵即可实现海水盐温的同时测量。
本发明的一个具体实施例中，宽带光源HL-2000，输出波长360～2000nm；单模光纤选用SMF-28e+，大模场光纤选用LMA-GDF-10/125-M，光纤微球泡结构4和光纤微球泡结构9直径分别为65.330μm和68.052μm，大模场光纤7和大模场光纤12长度分别为163.848μm和150.194μm，；双FP腔三个反射面有效反射率分别为0.03、0.03、0.04，光谱仪AQ6370，工作波长为350-2400nm；测量样品的折射率为n1＝1.333，n2＝1.340；对应盐度分别为0‰和40‰，测量样品的温度为T1＝20℃，T2＝30℃。实验结果表明，基于干涉游标效应的高灵敏海水盐温双参数传感器的折射率灵敏度可以达到12821nm/RIU，对应盐度灵敏度可达0.0039‰，温度灵敏度为172pm/℃。
以上所述及图中所示的仅是本发明的实施举例，并不限制本发明。本发明的结构及工作原理、制作方法已在实施例中展示，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的保护范围。
Claims (2)
1.基于干涉游标效应的高灵敏海水盐温双参数传感器，其特征在于如下步骤：
步骤一：选择一台宽带光源，一个2×2光纤耦合器，两根单模传输光纤，两个双FP腔法布里-珀罗干涉仪，一台光谱仪。所述双FP腔法布里-珀罗干涉仪包含从光纤传输方向依次设置的单模传输光纤，带有微流通道的光纤微球泡结构和大模场光纤。所述的带有微流通道的光纤微球泡结构即为空气腔，大模场光纤即为石英腔。所述光纤微球泡结构的微流通道与纤芯方向垂直，顶部为注水口，底部为出水口。所述的两个双FP腔法布里-珀罗干涉仪并联设置。
步骤二：宽带光源的输出端与光谱仪的输入端分别与2×2光纤耦合器两端口的一端相连，2×2光纤耦合器两端口的另一端分别与两根单模传输光纤相连，两根单模传输光纤分别与两个双FP腔法布里-珀罗干涉仪相连。
步骤三：信号光经过2×2光纤耦合器和单模传输光纤传输到双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅰ时，分别在光纤微球泡结构两端面和大模场光纤端面发生反射，反射光沿原路返回并在单模传输光纤相遇而产生三光束干涉。
其中，由于空气腔和石英腔导致的相位差可以表示为：
n1和n2分别是双FP腔法布里-珀罗干涉仪空气腔和石英腔的折射率，l1和l2分别是双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅰ中空气腔和石英腔的腔长，λ是入射光波长，
和
分别表示双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅰ中空气腔和石英腔导致的反射光之间的相位差。
双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅰ的反射光强表达如下：
其中，I11、I12和I13分别表示双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅰ三个反射面的反射光强。由公式(2)可以看出，反射光强包含三个振动频率不同的余弦振动函数，其振动频率分别为
分别对应于空气腔、石英腔以及空气腔与石英腔输出光谱叠加之后形成的包络曲线的频率。
当反射光强达到最大时，空气腔和石英腔各自形成的干涉峰对应波长分别为：
m为正整数。
对应的空气腔和石英腔两干涉腔输出谱线的自由光谱范围表达如下：
双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅰ空气腔和石英腔的自由光谱范围差值范围在0-2.0nm之间。
双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅰ空气腔和石英腔的输出光谱频率表达如下：
叠加后的光谱包络的自由光谱范围表达如下：
双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅰ输出光谱包络周期小于光源及光谱仪光谱范围。
双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅰ对应的光谱漂移量Δλ1与盐温变化量关系为：
Δλ1＝SEnv1,S·ΔS+SEnv1,T·ΔT (7)
SEnv1,S表示双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅰ的盐度灵敏度系数，SEnv1,T表示双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅰ的温度灵敏度系数，ΔS表示海水盐度变化量，ΔT表示海水变化量。
信号光经过2×2光纤耦合器和单模传输光纤传输到双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ时，分别在光纤微球泡结构两端面和大模场光纤端面发生反射，反射光沿原路返回并在单模传输光纤相遇而产生三光束干涉。
双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ中空气腔和石英腔导致的相位差可以表示为：
l3和l4分别是双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ中空气腔和石英腔的腔长，
和
分别表示双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ中空气腔和石英腔导致的反射光之间的相位差。
双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ的反射光强表达如下：
其中，I21、I22和I23分别表示双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ三个反射面的反射光强。两个干涉腔输出光谱叠加之后会在干涉峰处形成包络曲线。
λm是光谱干涉相长时对应的波峰波长，即为干涉峰。m为正整数。
双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ中空气腔和石英腔的自由光谱范围表达如下：
双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ空气腔和石英腔的自由光谱范围差值范围在0-2.0nm之间。
双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ空气腔和石英腔的输出光谱频率表达如下：
双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ输出光谱包络的自由光谱范围表达如下：
双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ输出光谱包络周期小于光源及光谱仪光谱范围。
双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ对应的光谱漂移量Δλ2与盐温变化量关系为：
Δλ2＝SEnv2,S·ΔS+SEnv2,T·ΔT (14)
SEnv2,S表示双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ的盐度灵敏度系数，SEnv2,T表示双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ的温度灵敏度系数，ΔS表示海水盐度变化量，ΔT表示海水温度变化量。
两个双FP腔法布里-珀罗干涉仪通过耦合器并联后输出光强表示为：
I＝I1+I2 (15)
两个双FP腔法布里-珀罗干涉仪输出光谱最小频率差值大于0.05。
步骤四：对光谱仪输出光谱进行傅里叶变换，获取频谱图，通过滤波分别获取双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅰ和双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ的输出光谱图利用正弦拟合法获取输出光谱的包络谱线。
海水盐度和温度变化分别为ΔS和ΔT，双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅰ和双FP腔法布里-珀罗干涉仪Ⅱ输出光谱的包络漂移量为Δλ1和Δλ2，对应关系可表示为：
通过同时监测两个包络峰的移动，依据此矩阵就可以得到任意温度和盐度下的测量结果，实现海水盐度、温度双参数的高灵敏测量。
2.一种实现权利要求1所述的基于干涉游标效应的高灵敏海水盐温双参数传感器，其特征在于包括一台宽带光源，一个2×2光纤耦合器，两根单模传输光纤，两个双FP腔法布里-珀罗干涉仪，一台光谱仪；所述宽带光源经2×2光纤耦合器与一个双FP腔法布里-珀罗干涉仪相连接；所述光谱仪经2×2光纤耦合器与另一个双FP腔法布里-珀罗干涉仪相连接；所述双FP腔法布里-珀罗干涉仪包含从光纤传输方向依次设置的单模传输光纤，带有微流通道的光纤微球泡结构，即空气腔，和大模场光纤，即石英腔；所述的两个双FP腔法布里-珀罗干涉仪在2×2光纤耦合器同侧并联设置；所述双FP腔法布里-珀罗干涉仪中空气腔和石英腔的自由光谱范围差值范围在0-2.0nm之间；所述两个双FP腔法布里-珀罗干涉仪输出光谱最小频率差值大于0.05；所述光纤微球泡结构的微流通道与纤芯方向垂直，顶部为注水口，底部为出水口。
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