[發(fā)明專利]雙FP腔光纖聲傳感探頭及其傳感系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510082020.2
• 申請(qǐng)日: 2015-02-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104703105B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程進(jìn);逯丹鳳;祁志美
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所
• 主分類號(hào): H04R23/00
• 分類號(hào): H04R23/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司11021
• 代理人: 曹玲柱

1.一種雙FP腔光纖聲傳感探頭，其特征在于，包括：

第一結(jié)構(gòu)體(19)，呈環(huán)狀；

敏感聲波信號(hào)的振膜(1)，蒙于所述第一結(jié)構(gòu)體(19)的上部；

第二結(jié)構(gòu)體(20)，由透明材料制備，結(jié)合于所述第一結(jié)構(gòu)體的下部，其上表面的中部沿對(duì)稱中心線形成高度不同的兩平面(201和301)，其下表面的中部形成凹坑；

第一傳光光纖(202)和第二傳光光纖(302)，固定于所述第二結(jié)構(gòu)體下表面的凹坑中，分別對(duì)準(zhǔn)所述高度不同的兩平面(201和301)；

其中，所述第一傳光光纖(202)對(duì)準(zhǔn)所述兩平面其中之一的第一平面(201)，其與該第一平面(201)下部的第二結(jié)構(gòu)體部分形成第一導(dǎo)光單元，該第一平面(201)與所述振膜(1)形成第一FP腔；所述第二傳光光纖(302)對(duì)準(zhǔn)所述兩平面其中另一的第二平面(301)，其與該第二平面(301)下部的第二結(jié)構(gòu)體部分形成第二導(dǎo)光單元，該第二平面(301)與所述振膜(1)形成第二FP腔，其中，第一FP腔的長(zhǎng)度與第二FP腔的長(zhǎng)度差為八分之一工作光波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，保證兩個(gè)FP腔干涉信號(hào)正交。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙FP腔光纖聲傳感探頭，其特征在于，所述第一結(jié)構(gòu)體(19)為硅片結(jié)構(gòu)體，所述第二結(jié)構(gòu)體(20)為薄膜結(jié)構(gòu)體。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙FP腔光纖聲傳感探頭，其特征在于，還包括：保護(hù)結(jié)構(gòu)容納腔；

該保護(hù)結(jié)構(gòu)容納腔由上保護(hù)體(14)和下保護(hù)體(15)圍成，所述第一結(jié)構(gòu)體(19)、振膜(1)、第二結(jié)構(gòu)體(20)、第一傳光光纖(202)和第二傳光光纖(302)置于該保護(hù)結(jié)構(gòu)容納腔內(nèi)；所述上保護(hù)體的上端設(shè)有入聲孔(17)，所述下保護(hù)體與第一結(jié)構(gòu)體(19)和第二結(jié)構(gòu)體(20)組成的整體之間設(shè)有隔振體(16)。

4.一種包括權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述雙FP腔光纖聲傳感探頭的雙FP腔光纖聲傳感系統(tǒng)，其特征在于，還包括：光源(7)；分光元件(8)，連接于所述光源(8)的后端；第一導(dǎo)光結(jié)構(gòu)(9a)和第二導(dǎo)光結(jié)構(gòu)(9b)；第一光電探測(cè)器(10a)和第二光電探測(cè)器(10b)；以及信號(hào)處理電路(11)；

其中，光源(7)發(fā)出單色光，所述分光元件(8)將該單色光分為兩路；第一路單色光由第一導(dǎo)光結(jié)構(gòu)(9a)的端口I進(jìn)入，通過(guò)端口II進(jìn)入所述雙FP腔光纖聲傳感探頭中第一導(dǎo)光單元的后端，且經(jīng)由第一FP腔對(duì)聲波進(jìn)行敏感后由端口II進(jìn)入，通過(guò)端口III射入第一光電探測(cè)器(10a)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；第二路單色光由第二導(dǎo)光結(jié)構(gòu)(9b)的端口I進(jìn)入，通過(guò)端口II進(jìn)入所述雙FP腔光纖聲傳感探頭中第二導(dǎo)光單元的后端，且經(jīng)由第二FP腔對(duì)聲波進(jìn)行敏感后由端口II進(jìn)入，通過(guò)端口III射入第二光電探測(cè)器(10b)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；所述信號(hào)處理電路(11)對(duì)第一光電探測(cè)器(10a)和第二光電探測(cè)器(10b)輸出的信號(hào)進(jìn)行處理，解調(diào)出聲波信息。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙FP腔光纖聲傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述第一光電探測(cè)器和第二光電探測(cè)器輸出的信號(hào)分別為：I₁(t)和I₂(t)；

所述信號(hào)處理電路(11)對(duì)兩信號(hào)進(jìn)行如下處理，解調(diào)出聲波信息：

對(duì)I₁(t)和I₂(t)求導(dǎo)；

交叉相乘并相減：

積分：

其中，Δφ(t)為聲波信息，A為信號(hào)I₁(t)和I₂(t)的幅度，B為積分常數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的雙FP腔光纖聲傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述第一導(dǎo)光結(jié)構(gòu)(9a)和第二導(dǎo)光結(jié)構(gòu)(9b)為：

環(huán)形器；或

由隔離器和耦合器組成的單向?qū)Ч饨Y(jié)構(gòu)。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙FP腔光纖聲傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述分光元件(8)為耦合器。

8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的雙FP腔光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述光源為L(zhǎng)D激光器、SLD激光器、或由寬譜光源與光濾波器組成的單色光源。