[發明專利]一種高靈敏度次聲傳感器

在審

• 申請號: 201811613501.1
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109471157A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 李超;林偉軍;崔寒茵
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: G01V1/00
• 分類號: G01V1/00
• 代理公司: 北京億騰知識產權代理事務所 11309
• 代理人: 陳霽

本發明公開了一種高靈敏度次聲傳感器，包括：次聲接收裝置和膜振動光纖測量裝置兩個部分。其中，次聲接收裝置包括：前腔和后腔；其中，前腔頂面設置有進氣口，前腔與后腔之間設有第一開口和第二開口，第一開口處設置有均壓管，均壓管使前腔與后腔連通，第二開口處設置有膜片，所訴后腔內位于第二開口處設有固定裝置。膜振動光纖測量裝置包括：光纖、耦合器、光探測器和單色光源，光纖一端通過固定裝置固定，且端面與膜片平行，光纖另一端從后腔底面穿出并連接耦合器。運用光學測量膜片的振動信息，突出光學干涉測量位移的高靈敏度，可以測量到膜片納米級的振動，能夠實現次聲傳感器的高靈敏度。

技術領域

本發明涉及高空大氣環境以及行星表面等低氣壓環境探測領域，尤其涉及一種高靈敏度次聲傳感器。

背景技術

深空探測尤其是對太陽系其他行星及其衛星的探測已經成為未來航天計劃的重要組成部分。相比月球的寂靜，一些行星及其衛星表面因為具有稀薄/濃密的大氣層是有聲世界，存在利用聲音記錄和探測這些神秘星球的可能。火星表面大氣成分為二氧化碳,氣壓為1000Pa左右，屬于低氣壓環境。地球表面20公里高空被稱為鄰近空間，其氣壓在1000Pa左右，也是一個低氣壓環境。地面、高空和行星表面的各種自然或人為事件很多都會產生次聲的振動，例如：火山、颶風、地震和核爆等，因此對該空間的聲信息研究也是一個熱點。

低氣壓環境中氣體的密度較常壓下低很多，因此在同樣質點振動幅度的情況下，產生的聲壓強度也很低。而目前所有的聲波探測都是通過感應聲壓來實現的，因此在低氣壓環境中的聲波探測器需要很高靈敏度，次聲信號的探測也是如此。

目前的次聲探測器主要是電容次聲探測器。振動膜片和固定極板形成電容，當次聲引起膜片振動時，導致電容發生變化，通過測量這個電容的變化得到膜片的振動信息。這種電容式次聲探測器采用的測量膜片振動方式存在靈敏度低，膜片振動幅度和電容變化線形度低等問題，在低氣壓環境中這些問題尤其嚴重，因此不能滿足在低氣壓環境中應用，需要一種高靈敏度的膜片振動測量方式來測量低氣壓環境中的次聲信號。

發明內容

本發明的目的在于提供一種適用與低氣壓環境中次聲探測的高靈敏度次聲探測器，促進高空大氣、行星表面等低氣壓環境中次聲信號的探測。

為達到上述目的，本發明公開了一種高靈敏度次聲傳感器，包括：次聲接收裝置和膜振動光纖測量裝置兩個部分。其中，

次聲接收裝置包括：前腔和后腔；其中，前腔頂面設置有進氣口，前腔與后腔之間設有第一開口和第二開口，第一開口處設置有均壓管，均壓管使前腔與后腔連通，第二開口處設置有膜片，所訴后腔內位于第二開口處設有固定裝置。

膜振動光纖測量裝置包括：光纖、耦合器、光探測器和單色光源，光纖一端通過固定裝置固定，且端面與膜片平行，光纖另一端從后腔底面穿出并連接耦合器。

優選地，膜片采用對光具有反射能力的材料，用于將光纖導入的入射光進行反射，由于次聲信號引起膜片的振動，進而改變反射光的光程，反射光與入射光在光纖內形成干涉光。

優選地，設置不同的后腔的容積和/或均壓管的長度和直徑，用于測量不同頻率范圍的次聲。

本發明的優點在于：運用光學干涉腔測量振動膜片的振動信息，突出光學干涉測量位移的高靈敏度，可以測量到膜片納米級的振動，能夠實現次聲傳感器的高靈敏度。

附圖說明

為了更清楚說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例的一種高靈敏度次聲傳感器結構圖。

具體實施方式