[發(fā)明專利]一種光纖聲波傳感器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810787164.1
• 申請(qǐng)日: 2018-07-16
• 公開（公告）號(hào): CN109029687A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯平;倪文軍;劉德明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01H9/00
• 分類號(hào): G01H9/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

1.一種光纖聲波傳感器，其特征在于，包括：聲場發(fā)生裝置、聲波傳感頭以及聲波解調(diào)系統(tǒng)；

所述聲波發(fā)生裝置用于產(chǎn)生聲波信號(hào)，所述聲波信號(hào)作用于聲波傳感頭；

所述聲波傳感頭包括石墨烯薄膜和單模光纖，石墨烯薄膜和單模光纖端面組合而成光學(xué)空氣腔，所述單模光纖接收聲波解調(diào)系統(tǒng)發(fā)射的單色光；所述石墨烯薄膜受所述聲波信號(hào)的動(dòng)態(tài)壓力作用形成周期性的振動(dòng)，石墨烯薄膜周期性的振動(dòng)導(dǎo)致所述聲波傳感頭的空氣腔的腔長周期性的變化，從而使得從單模光纖反射回聲波解調(diào)系統(tǒng)的單色光為周期性強(qiáng)弱變化的光信號(hào)；

所述聲波解調(diào)系統(tǒng)用于向聲波傳感頭發(fā)射單色光，并接收從聲波傳感頭反射回的單色光，根據(jù)反射回的單色光解調(diào)出待測聲波信號(hào)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖聲波傳感器，其特征在于，所述聲波解調(diào)系統(tǒng)包括：激光器、光纖環(huán)形器、光電探測器以及信號(hào)處理器；

所述激光器發(fā)射單色光；

所述光纖環(huán)形器包括三個(gè)端口，其第一端口連接所述激光器，第二端口連接所述聲波傳感頭，第三端口連接所述光電探測器；所述激光器發(fā)射的單色光從第一端口進(jìn)入光纖環(huán)形器，從第二端口發(fā)射至所述聲波傳感頭，所述聲波傳感頭反射的單色光從第二端口進(jìn)入所述光纖環(huán)形器，從第三端口發(fā)射至所述光電探測器；

所述光電探測器將所述反射的單色光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；

所述信號(hào)處理器根據(jù)所述轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)解調(diào)出待測聲波信號(hào)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖聲波傳感器，其特征在于，所述聲波發(fā)生裝置包括：驅(qū)動(dòng)控制器和聲源；

所述聲源用于產(chǎn)生聲波信號(hào)；

所述驅(qū)動(dòng)控制器用于控制聲源的聲頻范圍。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖聲波傳感器，其特征在于，所述激光器可以為1570nmDFB激光器。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖聲波傳感器，其特征在于，所述石墨烯薄膜和單模光纖端面組合而成光學(xué)空氣腔的形狀為喇叭形。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的光纖聲波傳感器，其特征在于，所述光學(xué)空氣腔的開口直徑為0.5mm～1mm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖聲波傳感器，其特征在于，所述石墨烯薄膜的厚度為5nm～20nm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖聲波傳感器，其特征在于，所述聲波傳感頭采用端面周期性通孔的金屬防護(hù)罩緊套。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖聲波傳感器，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)控制器的頻率驅(qū)動(dòng)范圍在1Hz～25MHz，所述聲源的聲頻范圍與所述驅(qū)動(dòng)控制器的驅(qū)動(dòng)范圍保持一致。