[發明專利]一種光纖法-珀腔傳聲器

在審

• 申請號: 201810160878.X
• 申請日: 2018-02-27
• 公開（公告）號: CN108151876A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 程進;鄒小平;秦雷;王麗坤
• 申請（專利權）人: 北京信息科技大學
• 主分類號: G01J3/26
• 分類號: G01J3/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種穩定性好的光纖法?珀腔傳聲器，包括感應聲波振動的光纖法?珀腔傳聲器探頭、能夠發射出單色光的單色光源、實現光電信號轉換的光電探測器、實現光環形單向傳播的三端口單向導光單元、光纖、前置調理電路、以及光纖法蘭；所述單色光源與三端口單向導光單元的端口I相連接，光纖法?珀腔傳聲器探頭與三端口單向導光單元的端口II相連接，光電探測器與三端口單向導光單元相連接；光纖，用于連接單色光源，三端口單向導光單元，探頭和光電探測器，形成光路；光纖法蘭，用于連接探頭光纖和光路光纖；前置調整電路與光電探測器的輸出端相連接。本發明一種光纖法?珀腔傳聲器結構簡單、易于制作、穩定性好，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于聲傳感技術領域，特別涉及一種穩定性好、成本較低、結構簡單的光纖法-珀腔傳聲器。

背景技術

隨著光纖技術，特別是光纖通訊技術的發展，光纖傳感技術隨之也快速發展起來，從光纖傳感器概念提出之出到現在的幾十年里，光纖傳感技術已在機械、電子儀表、航空航體、石油、化工、食品安全等領域的生產過程自動控制、在線檢測、故障診斷等方面得到了廣泛的應用。

與傳統的各類電傳感器相比，光纖傳感器具有一些獨特的優點靈敏度高、抗電磁干擾、耐腐蝕、防爆、損耗低、傳輸距離遠等優點。作為光纖傳感器件的一個分支，自20世紀60年代起，光纖傳聲器開始被關注，并得到廣泛的研究。光纖傳聲器是拾取聲波信號的一種新型傳聲器，它利用各種光結構，實現聲波對光的參數的調制，通過對光信號的解調，獲得聲波信號。根據調制的光參數不同，目前光纖傳聲器主要分為：強度調制型、波長調制型、相位調制型、以及偏振調制型。

在各種原理的光纖傳聲器器中，基于相位調制的光纖法-珀腔傳聲器因結構簡單、靈敏度高、采用單色光作為工作光時解調方法簡單而被廣泛研究。但是，現有結構的光纖法-珀腔傳聲器也存在缺點。光纖法-珀腔傳聲器是基于高靈敏光學干涉檢測方法，這使它具有高靈敏度，然而這也導致它的穩定性差，其原因是光纖法-珀腔傳聲器易受到外界的影響，當外界的影響使光纖法-珀腔的長度發生八分之一光波長的變化時，如對于1552nm的光，其變化達到194nm時，光纖法-珀腔傳聲器將會從最靈敏變到失效，這極大的限制了它的實際應用。

影響光纖法-珀腔傳聲器的穩定性的主要因素有環境溫度，特別是針對采用單色光源，利用強度解調的光纖法-珀腔傳聲器，其輸出信號對溫度十分敏感，究其原因，是因為光纖法-珀腔的腔長會隨溫度變化而發生變化，從而導致干涉光譜發生漂移。

影響光纖法-珀腔傳聲器的穩定性的主要因素還有外力作用。在現有光纖法-珀腔傳聲器探頭結構中，一般都采用振膜作為法-珀腔的一個反光面，它直接固定在外結構上；光纖端面作為另一個反光面，該光纖由另一結構體固定，通常該結構體一部分固定于外結構內部，另一部分會在外結構之外。這種結構形式會導致光纖端面的固定結構容易直接受到外力的作用，從而使光纖端面的位置發生微小的變化，從而使干涉結構的穩定性變差。

現有技術沒有從探頭本身去解決光纖法-珀腔傳聲器探頭的穩定性問題。如發明專利CN104019884B中記載了一種光纖FP腔聲波探頭，在該結構中，承載光纖法-珀腔結構的一個反光面的內芯結構，其較細的尾部容易外力的作用，而且內芯通過頂絲固定，長時間的機械穩定性得到不到保證，另外在該專利中，也沒有記載解決溫度影響的方法。

針對這光纖法-珀腔傳聲器穩定性差這一問題，目前主要有兩種解決方案：(1)調節光的工作波長，這種方案是利用可調諧激光器，讓工作波長隨腔長變化而變化，從而保證干涉光譜相對穩定；(2)利用正交信號，包括利用雙工作波長產生正交信號和雙光纖產生正交信號，再利用正交信號解調方法，得到聲波信號。以上兩種方案都涉及復雜的信號處理和系統結構，成本較高，不利于應用。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了克服現有技術存在穩定性差、成本高、系統復雜、不利于使用等問題，本發明提供一種光纖法-珀腔傳聲器，它具有穩定性好、成本較低、構成簡單、易于制作等特點。