[發明專利]干涉型光纖拾音探頭

有效

• 申請號: 201010224963.1
• 申請日: 2010-07-13
• 公開（公告）號: CN101888578A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 孫小菡;潘超;秦川;柏寧豐;樊鶴紅
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04R1/08
• 分類號: H04R1/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種基于空分復用的分布式干涉型光纖拾音探頭，屬于光纖傳感及傳感網絡技術領域。

背景技術

傳統的電類麥克風，易受電磁干擾，且傳感部件有電流、電壓的存在，這些嚴重限制它們的應用范圍，例如工作時會產生強電磁場的大型機電設備場所(電廠)，存放易燃、易爆氣體的倉庫，以及醫院里的核磁共振測試間等等。光纖麥克風因具有抗電磁干擾，體積小，重量輕，易于構成傳感網絡實現多點測量，正成為現在的研究熱點。光纖麥克風按照工作原理可以分為三類：強度調制型、光纖光柵型和干涉型。強度型麥克風是基于光纖中傳輸光強被聲波調制的原理，該型光纖麥克風研究開發較早，主要調制形式有光纖微彎式、光纖絞合式、受抑全內反射式及光柵式等。這種光纖麥克風結構簡單，解調方法相對容易，但其存在著精度低，受外界干擾大等較嚴重的缺點。光纖光柵型麥克風原理：利用聲波應變造成光纖布拉格光柵(FBG)反射譜漂移，將波長信號解調，提取聲波信號。這種光纖麥克風低頻響應差，通常用于超聲探測，而且穩定性較差。

通常采用波分復用技術構成的光纖麥克風陣列需使用多個光源和多個光接收電路，成本較高，結構復雜。因此，如何降低成本，簡化結構，實現單光收發的光纖麥克風陣列，成為關鍵問題。

發明內容

技術問題：本發明的目的是針對現有技術的不足，提出一種干涉型光纖拾音探頭，該探頭成本低廉，光源驅動電路簡單，穩定性高，靈敏度高，實用性強。

技術方案：本發明的干涉型光纖拾音探頭包括光纖、環形陶瓷夾具、振動反射膜、金屬透音網罩及金屬外殼；其中，環形陶瓷夾具的內壁與光纖的包層相固定連接，環形陶瓷夾具的外壁固定在金屬外殼內側，振動反射膜外壁、金屬透音網罩外壁也固定在金屬外殼內側；光纖與振動反射膜相接觸的端面成凹形與振動反射膜的接觸面積相吻合，擴大光與振動反射膜的接觸面積。振動反射膜與光纖接觸的圓弧面半徑R₁大于光纖的直徑。

有益效果：

1)采用紅光LED作為光纖麥克風的光源，成本低廉，光源驅動電路簡單，穩定性高。

2)采用邁克爾遜干涉儀原理制作拾音探頭，并優化了探頭個組成部分的參數，靈敏度高，實用性強。

3)采用差分的方式去除光源抖動對光纖麥克風的影響，減小了系統噪聲，提高了系統的穩定性。

4)利用光開關，基于采樣原理，實現多傳感探頭空分復用，構成分布式光纖麥克風陣列，與波分復用相比，不需要采用價格昂貴的可調諧激光器或多個不同波長的激光器，而且只需一路光電探測器即可，成本低廉，系統結構簡單。

附圖說明

圖1為本發明提出的干涉型拾音探頭結構示意圖。

具體實施方式

本發明提出的干涉型拾音探頭由端面為凹形且鍍有反射膜的光纖11、環形陶瓷夾具12、振動反射膜13、金屬透音網罩14及金屬外殼15組成；其中，環形陶瓷夾具12的內壁與光纖11的包層相固定連接，環形陶瓷夾具12的外壁固定在金屬外殼15內側，振動反射膜13外壁、金屬透音網罩14外壁也固定在金屬外殼15內側；光纖11與振動反射膜13相接觸的端面成凹形與振動反射膜13的接觸面積相吻合，擴大光與振動反射膜13的接觸面積。振動反射膜13與光纖11接觸的圓弧面半徑R₁大于光纖11的直徑；振動反射膜13的直徑R₂等于金屬外殼15的內徑，振動反射膜13的厚度為d。

1)、將光纖11端面磨成凹形，擴大光與振動反射膜13的接觸面積；2)、在光纖11端面鍍上一定反射率的反射膜，使干涉儀的可見度達到最大；3)、在探頭使用金屬透音網罩14，與振動反射膜13形成空腔，提高振動反射膜的靈敏度。

具體工作過程如下：在拾音探頭中，一部分光波被光纖11端面反射，一部分穿過光纖11端面和振動反射膜13之間的氣隙，經由振動反射膜13反射回來，兩部分光在光纖11端面處出發生干涉，當外界聲波通過金屬透音網罩14激起振動反射膜13振動時，經由振動反射膜反射回來的光波相位發生變化，兩部分光干涉后的強度發生變化，實現了聲波信號對光波信號的相位調制。