本发明涉及冻土深度测量技术领域，尤其涉及一种光纤冻土深度传感器。
背景技术：
在冻土区组织生产建设，经常需要进行冻土深度测量。在气候环境变化研究和冻土气象灾害预报等领域，冻土深度测量也是不可或缺的。
传统的测量冻土深度的方法是将灌满蒸馏水、两端密封的塑胶管，垂直放在埋入土中的带刻度铜管中，根据水的冻结情况来判断冻土深度。在读取数据时，测试人员需要一只手将塑胶管提起，另一只手摸测塑胶管冰柱所在的位置，从管壁刻度线上读取冰柱上下两端的相应刻度数，记录数据。
冻土深度人工观测存在的问题有：测量原理不客观、观测不方便、工作量大、垂直分辨率低、数据密度不够、测量精度低，不能够实时自动观测等技术问题。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种光纤冻土深度传感器，其属于一种气象传感器，根据埋入土的冻土器内水结冰的部位和长度，测定冻结层次及其上限和下限深度；其通过控制处理单元、光纤、布拉格应力传感器和解调仪，实现自动检测冻土的深度，操作简便，测量精度高。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其包括控制处理单元、光纤、布拉格应力传感器和解调仪，所述光纤包括探测光纤和传输光纤，所述布拉格应力传感器与探测光纤连接，布拉格应力传感器依次经探测光纤、传输光纤和解调仪与控制处理单元连接。
进一步的技术方案在于：所述布拉格应力传感器的数量为320个，所述探测光纤的长度为320cm，相邻的布拉格应力传感器之间的距离为1cm。
进一步的技术方案在于：其还包括保护套管，所述保护套管包套在光纤的外部。
进一步的技术方案在于：其还包括防水密封盒，所述解调仪放置在防水密封盒内。
进一步的技术方案在于：所述解调仪为光纤光栅解调仪。
进一步的技术方案在于：所述光纤光栅解调仪包括ase宽带光源、可调f-p滤波器、耦合器、pd光电探测器、信号调理模块、数据采集模块和扫描电压电路，所述ase宽带光源、可调f-p滤波器、耦合器、pd光电探测器、信号调理模块、数据采集模块和扫描电压电路依次连接，所述扫描电压电路与可调f-p滤波器连接，所述耦合器与传输光纤连接。
进一步的技术方案在于：其还包括计算机，所述控制处理单元与计算机连接。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
第一，布拉格应力传感器与探测光纤连接并一起埋入土中，布拉格应力传感器依次经探测光纤、传输光纤和解调仪与控制处理单元连接，实现自动检测冻土的深度，操作简便，测量精度高。
第二，布拉格应力传感器的数量为320个，探测光纤的长度为320cm，相邻的布拉格应力传感器之间的距离为1cm，可以检测的冻土深度为320cm，精度为1cm。
第三，保护套管包套在光纤的外部，可以有效保护光纤。
第四，防水密封盒的形状为正方体，解调仪放置在防水密封盒内，防水密封盒有效保护解调仪。
附图说明
图1是本发明的结构原理框图；
图2是本发明中光纤光栅解调仪的结构原理框图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1、图2所示，本发明公开了一种光纤冻土深度传感器，其包括控制处理单元、光纤、布拉格应力传感器、解调仪、保护套管、防水密封盒和计算机，所述光纤包括探测光纤和传输光纤，探测光纤的长度为320cm，布拉格应力传感器的数量为320个，相邻的布拉格应力传感器之间的距离为1cm，将上述布拉格应力传感器连接在探测光纤上并一起埋入土中，上述布拉格应力传感器依次经探测光纤、传输光纤和解调仪与控制处理单元连接，所述控制处理单元与计算机连接。
所述保护套管的形状为圆柱形，其包套在所述光纤的外部。
所述防水密封盒的形状为正方体，所述解调仪放置在防水密封盒内。
所述解调仪为光纤光栅解调仪，所述光纤光栅解调仪包括ase宽带光源、可调f-p滤波器、耦合器、pd光电探测器、信号调理模块、数据采集模块和扫描电压电路，所述ase宽带光源、可调f-p滤波器、耦合器、pd光电探测器、信号调理模块、数据采集模块和扫描电压电路依次连接，所述扫描电压电路与可调f-p滤波器连接，所述耦合器与传输光纤连接，所述可调f-p滤波器包括宽带光源、锯齿扫描电压生成模块、f-p滤波器、光电转换模块、放大器和滤波器。
所述控制处理单元的型号为ep4ce6e22c8n。
所述布拉格应力传感器的型号为zx-fbg-s01d。
所述解调仪为光纤光栅解调仪，其型号为mfsi-2000。
工作描述：
首先，ase宽带光源发出宽带光通过可调f-p滤波器，f-p滤波器在三角波扫描电压的驱动下，相应的扫描电压对应相应中心波长的窄带光通过f-p滤波器，f-p滤波器的透射光经过耦合器分光，耦合器可分出光路并与测量通道连接，测量通道的反射光由pd光电探测器进行光电转换以及电流/电压变换，从而得到各个通道的反射谱。通道对应的反射谱即电压信号再分别经过信号调理模块进行放大和滤波后传输到数据采集模块进行数据采集，采集后的数据最终经传输光纤发送到控制处理单元，再由控制处理单元发送到计算机，同时进行信号处理和计算，解调出被测传感器的感应信息。
宽带光源发出的宽带光经3db耦合器耦合入射到测量光纤通道，入射光遇到光纤光栅传感器后发生反射。光纤光栅反射光进入可调谐窄带光纤f-p滤波器，通过电控压电陶瓷改变滤波器中f-p的腔长来改变f-p滤波器的导通频带。在调谐信号的作用下，f-p滤波器的导通频带扫描整个光栅反射光光谱。由于f-p滤波器的导通频带很窄，当f-p滤波器的导通中心波长与光栅的bragg波长相等时，有且仅有一个光纤光栅的反射光通过f-p滤波器进入pd光电探测器，pd光电探测器将此光纤光栅的反射光变成电信号，该信号的峰值对应于从这一光纤光栅反射回的波长。
冻土器为管型容器，将冻土器埋入土中。探测光纤和布拉格应力传感器相当于测试标尺，将其放入冻土器内，冻土器注满水。设定没有上冻的冻土器内的水对布拉格应力传感器不施加应力，当一个位置上的土层上冻，则相应位置的冻土器内的水上冻，由于该位置水的膨胀，其对该位置的布拉格应力传感器则会施加应力，该位置的布拉格应力传感器即检测到该位置的土层为冻土，从而实现检测冻土的深度。