一种光纤法-珀腔传声器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种稳定性好的光纤法‑珀腔传声器，包括感应声波振动的光纤法‑珀腔传声器探头、能够发射出单色光的单色光源、实现光电信号转换的光电探测器、实现光环形单向传播的三端口单向导光单元、光纤、前置调理电路、以及光纤法兰；所述单色光源与三端口单向导光单元的端口I相连接，光纤法‑珀腔传声器探头与三端口单向导光单元的端口II相连接，光电探测器与三端口单向导光单元相连接；光纤，用于连接单色光源，三端口单向导光单元，探头和光电探测器，形成光路；光纤法兰，用于连接探头光纤和光路光纤；前置调整电路与光电探测器的输出端相连接。本实用新型专利技术一种光纤法‑珀腔传声器结构简单、易于制作、稳定性好，具有良好的应用前景。

An optical fiber Fabry Perot microphone

The utility model provides an optical fiber Fabry-Perot microphone with good stability, including a fiber Fabry-Perot microphone probe which induces sound wave vibration, a monochrome light source capable of emitting monochrome light, a photoelectric detector which realizes photoelectric signal conversion, a three-port single-guide light unit which realizes one-way propagation of an optical ring, an optical fiber and a front end. A conditioning circuit and an optical flange are arranged; the monochrome light source is connected with port I of the three-port single-guide optical unit, the optical fiber Fabry-Perot cavity microphone probe is connected with port II of the three-port single-guide optical unit, and the photoelectric detector is connected with the three-port single-guide optical unit; the optical fiber is used to connect the monochrome light source and the three-port single-guide optical unit. The single guide optical unit, probe and photoelectric detector form optical path; the optical flange is used to connect probe optical fiber and optical path optical fiber; the preadjustment circuit is connected with the output terminal of photoelectric detector. The utility model relates to an optical fiber method 108

【技术实现步骤摘要】
一种光纤法-珀腔传声器
本技术属于声传感
，特别涉及一种稳定性好、成本较低、结构简单的光纤法-珀腔传声器。
技术介绍
随着光纤技术，特别是光纤通讯技术的发展，光纤传感技术随之也快速发展起来，从光纤传感器概念提出之出到现在的几十年里，光纤传感技术已在机械、电子仪表、航空航体、石油、化工、食品安全等领域的生产过程自动控制、在线检测、故障诊断等方面得到了广泛的应用。与传统的各类电传感器相比，光纤传感器具有一些独特的优点灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀、防爆、损耗低、传输距离远等优点。作为光纤传感器件的一个分支，自20世纪60年代起，光纤传声器开始被关注，并得到广泛的研究。光纤传声器是拾取声波信号的一种新型传声器，它利用各种光结构，实现声波对光的参数的调制，通过对光信号的解调，获得声波信号。根据调制的光参数不同，目前光纤传声器主要分为：强度调制型、波长调制型、相位调制型、以及偏振调制型。在各种原理的光纤传声器器中，基于相位调制的光纤法-珀腔传声器因结构简单、灵敏度高、采用单色光作为工作光时解调方法简单而被广泛研究。但是，现有结构的光纤法-珀腔传声器也存在缺点。光纤法-珀腔传声器是基于高灵敏光学干涉检测方法，这使它具有高灵敏度，然而这也导致它的稳定性差，其原因是光纤法-珀腔传声器易受到外界的影响，当外界的影响使光纤法-珀腔的长度发生八分之一光波长的变化时，如对于1552nm的光，其变化达到194nm时，光纤法-珀腔传声器将会从最灵敏变到失效，这极大的限制了它的实际应用。影响光纤法-珀腔传声器的稳定性的主要因素有环境温度，特别是针对采用单色光源，利用强度解调的光纤法-珀腔传声器，其输出信号对温度十分敏感，究其原因，是因为光纤法-珀腔的腔长会随温度变化而发生变化，从而导致干涉光谱发生漂移。影响光纤法-珀腔传声器的稳定性的主要因素还有外力作用。在现有光纤法-珀腔传声器探头结构中，一般都采用振膜作为法-珀腔的一个反光面，它直接固定在外结构上；光纤端面作为另一个反光面，该光纤由另一结构体固定，通常该结构体一部分固定于外结构内部，另一部分会在外结构之外。这种结构形式会导致光纤端面的固定结构容易直接受到外力的作用，从而使光纤端面的位置发生微小的变化，从而使干涉结构的稳定性变差。现有技术没有从探头本身去解决光纤法-珀腔传声器探头的稳定性问题。如专利技术专利CN104019884B中记载了一种光纤FP腔声波探头，在该结构中，承载光纤法-珀腔结构的一个反光面的内芯结构，其较细的尾部容易外力的作用，而且内芯通过顶丝固定，长时间的机械稳定性得到不到保证，另外在该专利中，也没有记载解决温度影响的方法。针对这光纤法-珀腔传声器稳定性差这一问题，目前主要有两种解决方案：(1)调节光的工作波长，这种方案是利用可调谐激光器，让工作波长随腔长变化而变化，从而保证干涉光谱相对稳定；(2)利用正交信号，包括利用双工作波长产生正交信号和双光纤产生正交信号，再利用正交信号解调方法，得到声波信号。以上两种方案都涉及复杂的信号处理和系统结构，成本较高，不利于应用。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了克服现有技术存在稳定性差、成本高、系统复杂、不利于使用等问题，本技术提供一种光纤法-珀腔传声器，它具有稳定性好、成本较低、构成简单、易于制作等特点。(二)技术方案本技术一种光纤法-珀腔传声器，包括：感应声波振动的光纤法-珀腔传声器探头；能够发射出单色光的单色光源；实现光电信号转换的光电探测器；实现光环形单向传播的三端口单向导光单元；以及光纤、前置调理电路、光纤法兰；所述单色光源与三端口单向导光单元的端口I相连接，光纤法-珀腔传声器探头与三端口单向导光单元的端口II相连接，光电探测器与三端口单向导光单元端口III相连接；光纤，用于连接单色光源、三端口单向导光单元、光纤法-珀腔传声器探头和光电探测器，形成光路；光纤法兰，用于连接探头光纤和光路光纤；前置调整电路与光电探测器的输出端相连接；所述单色光源发射的单色光从三端口单向导光单元的端口I进入三端口单向导光单元中，从三端口单向导光单元的端口II射出进入光纤法-珀腔传声器探头内，实现声波对干涉光调制；被调制的干涉光从三端口单向导光单元的端口II进入单向导光单元，再从三端口单向导光单元的端口III射出进入光电探测器中进行光信号转换为电信号处理；所述光纤法-珀腔传声器探头包括：外壳，为一中空结构，其内壁中部设有螺纹，其下部垂直于轴的方向设有固定螺丝孔，孔的个数为2-4个，沿圆周均匀分布；振膜，为一薄膜，设置于外壳前端，用于敏感声波，其朝向外壳内部一侧的面具有反光作用，作为光纤法-珀腔结构的一个反光面；光纤插芯，为一中空柱状结构，由单一材料构成，或不同材料串联复合构成；插芯套，为一中空圆柱结构，中部外侧面设有螺纹，所述的插芯套安装于所述外壳内部，其朝向振膜的一侧用于安装光纤插芯；其侧面从螺纹顶部至插芯套末端设有通气槽，用于振膜两侧静压均衡；其底部为一圆台，在底部圆台下端面设有工装固定孔，利用工装，通过工装固定孔将所述插芯套安装于外壳内部，安装完成后，底部圆台的外侧面与外壳底部内表面相接触，其接触缝利用激光焊接工艺焊接，从而使插芯套与外壳形成可靠的连接，提高结构的稳定性；外套，为一两端开口的帽状结构，从外壳的下端安装于外壳外部，将插芯套包于其内部，从而避免插芯套直接受到外力的作用，提高光纤法-珀腔传声器探头的稳定性；探头光纤，由外套经由所述的插芯套，固定于光纤插芯内，探头光纤上端面作为光纤法-珀腔结构的另一反光面。固定螺丝，其个数与固定螺丝孔的个数一致，安装于固定螺丝孔内，用于辅助固定插芯套；前罩，从振膜一侧安装在外壳的外部，用于保护振膜，其顶端开有入声孔。在所述的光纤法-珀腔传声器结构中，振膜反光面与探头光纤上端面构成光纤法-珀腔，插芯套-光纤插芯形成的组合结构的热膨胀系数大于外壳的热膨胀系数。(三)有益效果从上述技术方案及实施例实验结果可知，本技术一种光纤法-珀腔传声器具有如下有益效果：(1)针对现有光纤法-珀腔传声器探头结构中材料热膨胀系数不合适导致热稳定性差的问题，在本技术中，采用插芯套-光纤插芯形成的组合结构的热膨胀系数大于外壳的热膨胀系数的方法，在外界温度发生变化时，承载光纤上端面的结构能够获得比承载振膜反光面的外壳结构，有更大的变化量，进而可以实现，振膜反光面与光纤上端面的距离基本不变，即光纤法-珀腔的腔长基本不变，保证光纤法-珀腔结构的高稳定性，从而使光纤法-珀腔传声器具有良好的温度适应性；(2)针对现有技术方案中光纤端面的固定结构容易直接受到外力的作用，使光纤端面的位置发生微小的变化，导致探头结构稳定性差的问题，本技术通过外套结构将插芯套包于其内部，避免插芯套直接受到外力的作用，同时利用激光焊接工艺将插芯套与外壳焊接在一起，形成可靠的连接，从而使光纤法-珀腔传声器具有良好的稳定性；(3)本技术一种光纤法-珀腔传声器的系统结构简单，成本较低。附图说明图1为根据本技术第一实施例一种光纤法-珀腔传声器组成示意图；图2为根据本技术第一实施例一种光纤法-珀腔传声器的探头结构剖面示意图；图3为根据本技术第一实施例一种光纤法-珀腔传声器的探头外壳结构剖面示意图；图4为根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤法‑珀腔传声器，其特征在于包括：感应声波振动的光纤法‑珀腔传声器探头；能够发射出单色光的单色光源；实现光电信号转换的光电探测器；实现光环形单向传播的三端口单向导光单元；所述单色光源与三端口单向导光单元的端口I相连接，光纤法‑珀腔传声器探头与三端口单向导光单元的端口II相连接，光电探测器与三端口单向导光单元端口III相连接；所述单色光源发射的单色光从三端口单向导光单元的端口I进入三端口单向导光单元中，从三端口单向导光单元的端口II射出进入光纤法‑珀腔传声器探头内，实现声波对干涉光调制；被调制的干涉光从三端口单向导光单元的端口II进入单向导光单元，再从三端口单向导光单元的端口III射出进入光电探测器中进行光信号转换为电信号处理；所述光纤法‑珀腔传声器探头包括：外壳，为一中空结构，其内壁中部设有螺纹；振膜，为一薄膜，设置于外壳前端，用于敏感声波，其朝向外壳内部一侧的面具有反光作用，作为光纤法‑珀腔结构的一个反光面；光纤插芯，为一中空柱状结构，由单一材料构成，或不同材料串联复合构成；插芯套，为一中空圆柱结构，中部外侧面设有螺纹，所述的插芯套安装于所述外壳内部，其朝向振膜的一侧用于安装光纤插芯；外套，为一两端开口的帽状结构，从外壳的下端安装于外壳外部，将插芯套包于其内部；探头光纤，由外套经由所述的插芯套，固定于光纤插芯内，探头光纤上端面作为光纤法‑珀腔结构的另一反光面。...

【技术特征摘要】
1.一种光纤法-珀腔传声器，其特征在于包括：感应声波振动的光纤法-珀腔传声器探头；能够发射出单色光的单色光源；实现光电信号转换的光电探测器；实现光环形单向传播的三端口单向导光单元；所述单色光源与三端口单向导光单元的端口I相连接，光纤法-珀腔传声器探头与三端口单向导光单元的端口II相连接，光电探测器与三端口单向导光单元端口III相连接；所述单色光源发射的单色光从三端口单向导光单元的端口I进入三端口单向导光单元中，从三端口单向导光单元的端口II射出进入光纤法-珀腔传声器探头内，实现声波对干涉光调制；被调制的干涉光从三端口单向导光单元的端口II进入单向导光单元，再从三端口单向导光单元的端口III射出进入光电探测器中进行光信号转换为电信号处理；所述光纤法-珀腔传声器探头包括：外壳，为一中空结构，其内壁中部设有螺纹；振膜，为一薄膜，设置于外壳前端，用于敏感声波，其朝向外壳内部一侧的面具有反光作用，作为光纤法-珀腔结构的一个反光面；光纤插芯，为一中空柱状结构，由单一材料构成，或不同材料串联复合构成；插芯套，为一中空圆柱结构，中部外侧面设有螺纹，所述的插芯套安装于所述外壳内部，其朝向振膜的一侧用于安装光纤插芯；外套，为一两端开口的帽状结构，从外壳的下端安装于外壳外部，将插芯套包于其内部；探头光纤，由外套经由所述的插芯套，固定于光纤插芯内，探头光纤上端面作为光纤法-珀腔结构的另一反光面。2.根据权利要求1所述的一种光纤法-珀腔传声器，其特征在于，所述的振膜的反光面为振膜本身朝向外壳内部的面；或所述的振膜的反光面为镀于振膜朝向外壳内部一侧的金属反射层或介质反射层...

【专利技术属性】
技术研发人员：程进，邹小平，秦雷，王丽坤，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：新型
国别省市：北京,11