[發明專利]基于并帶光柵陣列的水聽器和制造方法及聲壓檢測方法

有效

• 申請號: 202210150317.8
• 申請日: 2022-02-18
• 公開（公告）號: CN114509152B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 李政穎;王昌佳;王立新;桂鑫;王一鳴;高會;王藝斌
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00;G02B6/02
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 李滿

1.一種基于并帶光柵陣列的水聽器，其特征在于：它包括鋼絞線(1)、彈性增敏層(2)、并帶光柵陣列光纖(3)，彈性增敏層(2)包裹鋼絞線(1)，鋼絞線(1)和彈性增敏層(2)共同組成水聽器的芯軸，并帶光柵陣列光纖(3)等螺距的纏繞在彈性增敏層(2)上，并帶光柵陣列光纖(3)的每根光纖中相鄰兩個光柵(3.1)形成一個水下聲壓信號測區；

所述并帶光柵陣列光纖(3)由多根相同的光柵陣列光纖并列排布組成，相鄰兩根光柵陣列光纖的第一個光柵(3.1)之間的軸向距離相等，相鄰兩根光柵陣列光纖的第一個光柵(3.1)之間的軸向距離為光柵陣列光纖中光柵間距的四分之一。

2.根據權利要求1所述的基于并帶光柵陣列的水聽器，其特征在于：它還包括外護套(4)，外護套(4)包裹纏繞了并帶光柵陣列光纖(3)的彈性增敏層(2)。

3.根據權利要求1所述的基于并帶光柵陣列的水聽器，其特征在于：所述鋼絞線(1)由多根鍍鋅防銹鐵絲組成。

4.根據權利要求1所述的基于并帶光柵陣列的水聽器，其特征在于：所述彈性增敏層(2)為聚氨酯材料彈性增敏層，聚氨酯材料彈性增敏層的厚度范圍為4～8mm，聚氨酯材料彈性增敏層的楊氏模量小于并帶光柵陣列光纖(3)的楊氏模量，鋼絞線(1)和彈性增敏層(2)共同組成的水聽器芯軸的直徑范圍為13～21mm。

5.根據權利要求1所述的基于并帶光柵陣列的水聽器，其特征在于：多根相同的光柵陣列光纖通過紫外固化膠固化，形成一根并帶光柵陣列光纖(3)。

6.根據權利要求1所述的基于并帶光柵陣列的水聽器，其特征在于：所述光柵陣列光纖中的光柵(3.1)為啁啾光柵或寬譜光纖布拉格光柵。

7.一種權利要求1所述水聽器的制造方法，其特征在于，它包括如下步驟：

步驟一：將聚氨酯材料通過加熱擠塑，與鋼絞線(1)固化形成軸對稱結構的實心彈性增敏芯軸；

步驟二：將多根光柵陣列光纖通過光纖并帶裝置，制備成并列排布的并帶光柵陣列光纖(3)，并保證相鄰兩根光柵陣列光纖的第一個光柵(3.1)之間的軸向距離相等，同時，相鄰兩根光柵陣列光纖的第一個光柵(3.1)之間的軸向距離為光柵陣列光纖中光柵間距的四分之一；

步驟三：將并帶光柵陣列光纖(3)等螺距的纏繞在實心彈性增敏芯軸上，纏繞過程中保持并帶光柵陣列光纖(3)張力恒定；

步驟四：將聚氨酯材料，通過加熱、擠壓的方式，在纏繞了并帶光柵陣列光纖(3)的芯軸結構外固化一層外護套(4)。

8.一種基于權利要求1所述水聽器的聲壓檢測方法，其特征在于：纏繞在水聽器芯軸上的并帶光柵陣列光纖(3)在聲壓信號的作用下，發生軸向應變，利用干涉型解調原理，通過檢測光纖軸向應變所引起的相位變化，實現水下聲壓信號檢測。