[發(fā)明專利]一種基于鍍金振動薄膜的光纖聲振動傳感器及其制作方法

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• 申請日: 2019-09-10
• 公開（公告）號: CN111044137A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王雙;劉鐵根;江俊峰;黃毅;劉琨;張鵬;李夢迪;呂致超
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 李素蘭

1.一種基于鍍金振動薄膜的光纖聲振動傳感器，其特征在于，其結(jié)構(gòu)包括振動膜片(1)、端面含有五氧化二鉭鍍層的單模光纖(3)和傳感頭的支撐結(jié)構(gòu)，所述振動膜片(1)內(nèi)表面設(shè)置有金鍍層(4)，所述振動膜片(1)與端面含有五氧化二鉭鍍層的單模光纖(3)之間設(shè)置有通孔(2)，所述傳感頭的支撐結(jié)構(gòu)由通孔(2)、D型管(5)、毛細管(6)和環(huán)氧樹脂膠層(7)構(gòu)成，所述端面含有五氧化二鉭鍍層的單模光纖(3)與振動膜片(1)之間形成諧振微腔，利用端面含有五氧化二鉭鍍層的單模光纖(3)傳輸入射光和接收經(jīng)金鍍層(4)的反射光，所述D型管(5)與所述毛細管(6)對端面含有五氧化二鉭鍍層的單模光纖(3)進行固定，所述端面含有五氧化二鉭鍍層的單模光纖(3)的端面和金鍍層(5)平行。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于鍍金振動薄膜的光纖聲振動傳感器，其特征在于，所述D型管(5)和所述毛細管(6)由硼硅材料構(gòu)成。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于鍍金振動薄膜的光纖聲振動傳感器，其特征在于，所述D型管(5)上設(shè)置第一通孔21連接外界，同時，所述毛細管(6)殼體靠近D型管上第一通孔(21)一側(cè)設(shè)置第二通孔(22)，聲學腔內(nèi)部的氣壓通過相通的第一通孔(21)和第二通孔(22)連通起來。

4.如權(quán)利要求1所述的一種基于鍍金振動薄膜的光纖聲振動傳感器，其特征在于，所述D型管(5)和所述毛細管(6)由硼硅材料構(gòu)成。

5.一種鍍金振動薄膜的光纖聲振動傳感器的制作方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一：取已施加一定預應力的普通PPS膜片，PPS膜片厚度為1.2um、直徑3mm，在光纖旋轉(zhuǎn)磁控濺射鍍膜儀內(nèi)固定，在其內(nèi)表面進行鍍膜處理，先在普通PPS膜片鍍厚度約為100nm的ZnO用于加強金鍍層的附著，再在ZnO層的基礎(chǔ)上鍍厚度為15nm的金薄膜鍍層；

步驟二：利用環(huán)氧樹脂膠將已鍍膜完成的鍍金膜片和外層固定結(jié)構(gòu)毛細管進行粘合，固定整個傳感器架構(gòu)，將內(nèi)部D型管與外層毛細管利用環(huán)氧樹脂膠進行粘合固定，用于固定和保證光纖位置，使光纖端面和膜片平行；

步驟三：用由端面經(jīng)磁控濺射技術(shù)鍍厚度為100nm五氧化二鉭鍍層的單模光纖插入D型管預留的光纖孔，保證光纖端面和膜片平行，并利用解調(diào)系統(tǒng)或干涉光譜法獲得由含五氧化二鉭鍍層的光纖端面反射光和鍍金薄膜層的反射光產(chǎn)生的干涉信號，控制光纖端面和金薄膜鍍層的腔的距離，取得合適的腔長范圍，使得干涉信號質(zhì)量最好，用環(huán)氧樹脂膠進行結(jié)構(gòu)固定，即完成傳感器的制作。