專利名稱：高靈敏度光纖光柵水聲傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于光纖光柵傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高靈敏度光纖光柵水聲傳 感器。
背景技術(shù)：
目前各種水聲換能器或水聲傳感器等在海洋聲學(xué)環(huán)境探測、目標(biāo)聲學(xué)特性檢測、海 底聲學(xué)特性研究等方面具有非常重要的應(yīng)用價值。但是由于目前的水聲傳感器存在體積大，靈敏度低，作用距離近等不足，已經(jīng)不能滿足相關(guān)鄉(xiāng)離一步發(fā)展的需求。
新近用光纖光柵制作的水聲傳感器具有質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)小等優(yōu)點，可實現(xiàn)潛在的微型 化探頭結(jié)構(gòu)，具有非常好的抗加速度性能指標(biāo)和抗流噪聲能力，在構(gòu)魏曳聲納陣方面 具有非常重要的應(yīng)用價值。然而由于光纖光柵自身的壓力靈敏度較低，使得直接采用光 纖光槲誠的水聲傳繊靈鵬較低，難以用來探測水聲信號，因此研究一種新型的高 靈靈敏度光纖光柵水聲傳感器是非常必要的。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種高靈敏度光纖光柵水聲傳感器，關(guān)鍵解決光纖光 柵自身的壓力靈敏度較低，以克服已有技術(shù)的不足。
本實用新型主要利用聚合物封裝體內(nèi)的空腔體結(jié)構(gòu)效應(yīng)對外界水聲信號進行增敏放 大，以大大提高光纖光柵對水聲信號的傳感靈驗。其基本原理是，當(dāng)存砂卜界聲壓信 號時,空腔體的存招絵導(dǎo)致聚合物封裝體內(nèi)部產(chǎn)生輛由娥爾'鵬力施加在光纖光柵上，
i軀力的數(shù)值將遠大于外界聲壓信號，從而實鵬力放大。在彈光鵬乍用下，施加在 光纖光柵上的應(yīng)力將會引起光纖光柵有謝斤射率和軸向應(yīng)變的變化，從而導(dǎo)致光纖光柵
的中心波長發(fā)生樹立。由此可見，該種光纖光柵水聲信號傳感器將外界聲壓信號轉(zhuǎn)化為
光纖光柵中心波長的移位，從而實現(xiàn)對聲壓信號的測量。
本實用新型采用的解決方案，它由一聚合物封裝體內(nèi)部設(shè)有的中心辦爾分布的兩個空 腔體，該空腔體兩端密封， 一根光纖光柵穿過并且固定于聚激封裝體的軸線上而成。 這是本實用新型的最基本結(jié)構(gòu)。
進一步將光纖光柵的尾纖穿過基座的中心通孔而fei^聚^tj封裝體固定在基座上, 在基座周邊設(shè)有四個螺 L以用于水聲傳敏則量時與其他驗結(jié)構(gòu)謝話接。
所述的聚合物封裝體的外形可為圓柱體、橢圓柱、方柱等。
所述的聚合物封裝體內(nèi)的空腔體的t纖面可為圓形、橢圓形、方形或D形；所述的兩 空腔體關(guān)于聚娜機體的軸線中心辦爾分布。
本實用新型的特點是具W^高的聲壓靈i(S，比直接采用光纖光柵制作的水聲傳自 高3 4數(shù)量級。本實用新型不僅提高了光纖光柵的聲壓傳感靈敏度，還有效保護了光纖 光柵，大大擴展了光纖光柵的應(yīng)用領(lǐng)鵬范圍。另外，本實用新型充分體現(xiàn)出具有質(zhì)量輕、 結(jié)構(gòu)小、抗干擾能力強^^點，可用于制作微型化探頭，因此在水聲探測領(lǐng)鵬有重要 的應(yīng)用前景。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行詳細說明。


圖1為本實用新型的基本結(jié)構(gòu)示意亂
圖2為圖1的A—A剖面圖3為圖1的B—B剖面圖。
其中1.基座，2.聚^tl封裝體，3.空腔體，4.尾纖，5.光纖光柵，6.螺孔。
具體實施方式
如圖l，圖2和圖3，本實用新型的最簡單結(jié)構(gòu)，它由一聚合物封裝體2內(nèi)部設(shè)有的 中心X^爾分布的兩個空腔體3，該空腔體3兩端密封， 一根光纖光柵5穿過并且固定于 該聚合物封裝體2的軸線上而成。
所述的聚儒封裝體2的夕卜形可為fe^體如圓柱體、橢圓柱、方柱等。本實用新型 僅以外形為圓柱體的聚合物封裝體2為例.
所述的聚合物封裝體2內(nèi)的空腔體3的fi^麗為圓形、橢圓形、方形或D形；戶腿 的兩空腔體3關(guān)于聚合物封裝體2的軸線中心對稱分布。
基座1是平板或者圓盤形，聚合物封裝體2駄其中，兩者采用高鵬鵬鵬譜接。
進一步將，的最基本結(jié)構(gòu)的光纖光柵5 —端的尾纖4穿過基座1的中心通孔，而把 戰(zhàn)聚^tJ封裝體2固定在基座I上并在基座1周邊設(shè)有四個螺孔6，以用于水聲傳感測量時與其他連接結(jié)構(gòu)進行連接。
所述光纖柵5兩端存在的尾纖4， 一端尾纖從基座1中心的細通孔穿出，并用于連接光學(xué)系統(tǒng)；另一端自由，或可用作多個戶，光纖光柵水聲信號傳^l的陣列OTiffit， 進耐各其光纖光柵5的尾纖4依次串聯(lián)或并聯(lián)而組成列陣。
所述的封裝于聚合物封裝體2的中心軸上的光纖光柵5為光纖布拉格光柵。
所述的聚合物封裝體2的制作材料可選用聚氨酯材料或者聚翻安材料。
為了保證較高的聲壓傳感靈敏度，要求兩空腔體3的每個橫截面的直徑尺寸不小于聚合物封裝體2橫截面直徑尺寸的三分之一。在保證聚合物封裝體2制作要求的前提下， 盡難短空腔體3中心軸線與聚合物封裝體2中心軸線之間的距離。同時為保證本實用 新型的水密性和應(yīng)力5驢，空腔體3周圍的封裝體要保證一定的厚度，以適合需要的強度。
如圖1所示，本實施例中聚^t/封裝體2為cD20.0X50.0 mm夕卜形的圓柱體，其制 作材料為聚氨酯。空腔體3的橫截面是直徑為①7.0mm的圓形，其中心軸線與聚激封 裝體2中心軸線之間的距離為4.5mm，空腔體3兩端的聚合物封裝體厚度為3.0mm。通 常的規(guī)律是光纖光柵壓力靈敏度隨空腔體3半徑的增加而變大，隨兩空腔體3的距離的 增加而減小。
由此構(gòu)筑的本實用新型在500Hz頻率處的聲壓靈i(it達一162dB (OdB=lpii/uPa)， 最小可測聲壓為70dB (0dB=luPa/D。
當(dāng)本實用新型用于水聲信號測量時，只要將基座1周邊有的四個螺孔6連樹專感系 統(tǒng)的其他固定裝置，尾纖4前端穿過基座1的細通 L與其他光學(xué)系統(tǒng)相連接。此時通過尾纖4所連接的夕卜部光學(xué)系統(tǒng)可檢測光纖光柵5中心波長的禾對立量，即可實現(xiàn)對微弱聲壓信號的測量。
雖然參照上述實施例詳細描述了本實用新型，但是應(yīng)該離本實用新型并不限于所 公開的實施例，對于本專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可對其形式和細節(jié)進行各種改變。本 實用新型意欲涵蓋所附權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)的各種變型。
權(quán)利要求1、一種高靈敏度光纖光柵水聲傳感器，其特征在于它是由一聚合物封裝體(2)內(nèi)部設(shè)有中心對稱分布的兩個空腔體(3)，該空腔體(3)兩端密封，一根光纖光柵(5)穿過并且固定于該聚合物封裝體(2)的軸線位置上而成。
2、 如權(quán)利要求1所述的高靈敏度光纖光柵水聲傳感器，其特征在于所述的 光纖光柵(5) —端的尾纖(4)穿過基座(1)的中心通孔而把聚合物封裝體(2) 固定在基座(1)上，并在基座(1)周邊設(shè)有四個螺孔(6)。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的高靈敏度光纖光柵水聲傳感器，其特征在于所 述的聚合物封裝體(2)的形狀為圓柱體、橢圓柱體或方柱體。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的高靈敏度光纖光柵水聲傳感器，其特征在于所 述的聚合物封裝體(2)內(nèi)的空腔體(3)的橫截面可為圓形、橢圓形、方形或 D形。
5、 如權(quán)利要求1所述的高靈敏度光纖光柵水聲傳感器，其特征在于所述光 纖光柵(5)為光纖布拉格光柵。
專利摘要本實用新型涉及一種高靈敏度光纖光柵水聲傳感器。它由一聚合物封裝體內(nèi)部設(shè)有的中心對稱分布的兩個空腔體，該空腔體兩端密封，一根光纖光柵穿過并且固定于聚合物封裝體的軸線位置上而成。進一步將光纖光柵的尾纖穿過基座的中心通孔而把上述聚合物封裝體固定在基座上。聚合物封裝體為柱狀體，空腔體的橫截面可為圓形、橢圓形、方形或D形。本實用新型的特點是聲壓靈敏度高，比直接采用光纖光柵制作的水聲傳感器高3～4數(shù)量級，充分體現(xiàn)出具有質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)小、靈敏度高等特點，因此在水聲探測領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。
文檔編號G01H9/00GK201075028SQ200720024839
公開日2008年6月18日 申請日期2007年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月9日
發(fā)明者戴衛(wèi)國, 李智忠, 王易川, 程玉勝 申請人:李智忠