一种用于阵列的干涉式光纤水听器探头制造技术

一种用于阵列的干涉式光纤水听器探头，包括保护端头、端头、增敏涂层、弹性载纤筒、支撑骨架、光学器件安放轴、隔音保护套筒、螺钉、注胶槽。保护端头、端头、增敏涂层、弹性载纤筒、支撑骨架构成了探头的声波拾取部分，负责承载并保护敏感光纤，兼具优异的憎水性及透声性。光学器件安放轴、隔音保护套筒及注胶槽构成了探头光学器件的保护部分，具有很好的耐压性。探头选用弯曲直径小的弯曲不敏感光纤，选用超小尺寸的光学器件，同时采用罗马柱形式的光学器件安放结构，隔音保护套筒上设计固定法兰。本发明专利技术大大节省了光学器件的占用空间，实现了探头小型化，使光纤水听器组阵时体积更小，机动灵活性更高。

An interferometric fiber optic hydrophone probe for array

An interferometric fiber-optic hydrophone probe for array is composed of protective ends, terminals, sensitizing coatings, elastic fiber optic cylinders, supporting skeleton, optical device placement shaft, sound insulation protection sleeve, screws and injection grooves. The protection terminal, the terminal, the sensitizing coating, the elastic fiber barrel and the supporting skeleton form the pickup part of the probe, which is responsible for carrying and protecting the sensitive fiber, and has excellent hydrophobicity and sound transmission. The optical device's amplifier axis, the sound insulation sleeve and the glue injection groove constitute the protection part of the optical device of the probe, and have good pressure resistance. The probe uses the bending insensitive optical fiber with small bending diameter. The ultra small size optical device is selected. Meanwhile, the optical devices in Rome column form are placed, and the fixed flange is designed on the sound insulation protection sleeve. The invention greatly saves the occupancy space of the optical device, realizes the miniaturization of the probe, makes the optical fiber hydrophone group array smaller in volume and more flexible in maneuver.

【技术实现步骤摘要】
一种用于阵列的干涉式光纤水听器探头
本专利技术属于传感器领域，涉及一种用于阵列的干涉式光纤水听器探头。
技术介绍
光纤水听器是一种建立在光纤、光电子技术基础上的水下声信号传感器，作为一种新型的水声探测器件，与传统的压电水听器相比，它具有灵敏度高、响应频带宽、抗电磁干扰、可实现水下湿端无源探测和易于大规模组阵等优点，成为水声探测技术发展的重要方向，在军事和民用领域有着重要的应用。光纤水听器可分为干涉型、强度型、光栅型等，其中干涉型方案发展较为成熟。干涉型水听器基于迈克尔逊干涉仪原理：激光器输出的光经耦合器分为两路，一路构成传感臂，用来敏感声信号，另一路构成参考臂，提供解调需要的参考相位。两路光经过法拉第旋转反射镜反射后发生干涉，干涉的光信号经光电探测器转化为电信号，经过信号处理就可以拾取声波信息。目前从技术发展形势的变化来看，潜艇的噪声越来越小，机动灵活性越来越高，为了适应新时期反潜技术的发展需要，水下反潜实时密切监视、快速反应是未来发展的必然趋势。因此亟需体积小、细阵缆直径、机动灵活度高的光纤水听器阵列，因此拖曳细线阵成为未来光纤水听器发展的主要趋势。目前干涉式光纤水听器存在一些问题阻碍了其小型化的发展，例如：迈克尔逊干涉仪中使用的光纤最小弯曲直径为15mm，限制了探头的最小尺寸要大于15mm；光学器件相对较多，且单个器件体积偏大，导致器件仓的尺寸相对偏大，影响了探头整体的长度和粗细程度。因此导致干涉型水听器探头在组成拖曳阵列时，阵缆体积庞大、机动性和灵活性差。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种用于阵列的干涉式光纤水听器探头，缩小了探头的尺寸，使光纤水听器组阵时体积更小，机动灵活性更高。本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：一种用于阵列的干涉式光纤水听器探头，包括：保护端头、端头、支撑骨架、弹性载纤筒、增敏涂层、光学器件安放轴、隔音保护套筒；保护端头与端头连接；弹性载纤筒为圆筒状，从支撑骨架与端头连接的一端套住整个支撑骨架；端头与支撑骨架连接后，为弹性载纤筒提供挡板的作用，将弹性载纤筒稳定固定在支撑骨架上；弹性载纤筒的两端设计有挡纤凸起，敏感光纤在弹性载纤筒两端的挡纤凸起之间绕制，覆盖整个弹性载纤筒的表面；增敏涂层覆盖整个敏感光纤；在支撑骨架远离连接端头的一端设计有两个凹槽，作为敏感光纤的出纤端和进纤端；支撑骨架与光学器件安放轴连接；光学器件安放轴上设计有多个安装槽，用于放置光学器件，光学器件安放轴上设计有绕纤柱，多余光纤通过支撑骨架的凹槽后绕制在绕纤柱上，光学器件安放轴远离绕纤柱的一端设计有多个出纤孔，其中一个出纤孔用于光学器件与外部传输光纤的连接走纤，其余出纤孔与隔音保护套筒连接。上述用于阵列的干涉式光纤水听器探头，所述隔音保护套筒从光学器件安放轴的出纤孔端套住整个光学器件安放轴，用于保护固定于光学器件安放轴上的光学器件，同时隔绝水声，隔音保护套筒的一端与光学器件安放轴的出纤孔连接，并在该端设有注胶槽，隔音保护套筒远离注胶槽的一端的内径与支撑骨架的外径相同。上述用于阵列的干涉式光纤水听器探头，所述支撑骨架的两端各设有一个台阶，两个台阶与弹性载纤筒一起构成气背，用于声波拾取。上述用于阵列的干涉式光纤水听器探头，所述支撑骨架上凹槽的圆弧半径大于敏感光纤的最小弯曲半径，用于保证敏感光纤通过凹槽的弯曲半径大于敏感光纤的最小弯曲半径。上述用于阵列的干涉式光纤水听器探头，所述凹槽的底部与弹性载纤筒的外径平齐。上述用于阵列的干涉式光纤水听器探头，所述光学器件安放轴采用罗马柱结构，光学器件安放轴上设计有3～5个安装槽，安装槽内装有迈克尔逊干涉仪的光学器件，所述迈克尔逊干涉仪的光学器件包括1只耦合器与2只法拉第旋转反射镜。上述用于阵列的干涉式光纤水听器探头，所述绕纤柱直径与弹性载纤筒直径相同，用于保证多余光纤通过支撑骨架的凹槽后能够平滑的绕制在绕纤柱上。上述用于阵列的干涉式光纤水听器探头，所述光纤选用弯曲直径为10mm～12mm对弯曲不敏感光纤。上述用于阵列的干涉式光纤水听器探头，所述耦合器选用的是尺寸为(Φ2.2mm～Φ2.6mm)×(23mm～27mm)的耦合器，所述的法拉第旋转反射镜选用的是尺寸为(Φ2.4mm～Φ2.6mm)×(11mm～13mm)的法拉第旋转反射镜。上述用于阵列的干涉式光纤水听器探头，所述保护端头上开有过线槽用于阵缆内的凯夫拉绳和传输光纤通过，防止阵缆发生弯折时对光纤水听器造成损坏。上述用于阵列的干涉式光纤水听器探头，所述增敏涂层与注胶槽所注的胶均为聚氨酯胶。上述用于阵列的干涉式光纤水听器探头，所述隔音保护套筒外侧设计连接法兰，用于固定探头在阵缆内的位置。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：(1)本专利技术通过采用弯曲直径小的光纤，使光纤水听器探头拾取声信号的部分更细，通过选取超小型光耦合器与法拉第旋转反射镜，同时采用罗马柱的安放结构，大大节省了光学器件的占用空间，充分达到了探头小型化的目的，保证了光纤水听器组阵时体积更小，机动灵活性更高，可以更好的应用在未来的实际工程中。(2)本专利技术支撑骨架上凹槽的圆弧半径大于敏感光纤的最小弯曲半径，确保敏感光纤通过凹槽不发生小半径弯折；光学器件安放轴的绕纤柱直径与弹性载纤筒直径相同，保证多余光纤能够平滑的绕制在绕纤柱上；上述设计均可减小光纤的传输损耗，提高探头的灵敏度。(3)本专利技术通过向注胶槽内注入聚氨酯胶，保证探头尾端的密闭性，确保了光学器件不受水的侵蚀。(4)本专利技术通过保护端头与隔音保护套筒上法兰的设计，使光纤水听器探头在缆内固定更牢靠，在阵缆出现弯折时不会损坏探头，提高了缆内光纤水听器探头的可靠性。附图说明图1为本专利技术结构剖面图；图2为本专利技术结构分解示意图；图3为本专利技术提供的支撑骨架与弹性载纤筒结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。图1为本专利技术的结构剖视图，包括保护端头1、端头2、支撑骨架3、弹性载纤筒4、增敏涂层5、光学器件安放轴6、隔音保护套筒7、螺钉8。图2为本专利技术结构分解示意图，图3为本专利技术提供的支撑骨架与弹性载纤筒结构示意图。保护端头1和端头2均采用不锈钢材料，保护端头1与端头2通过螺纹旋紧的方式固定连接；保护端头1上开有过线槽11，用于阵缆内的凯夫拉绳和传输光纤通过，防止阵缆发生弯折时对光纤水听器造成损坏。支撑骨架3采用空心铝质材料；弹性载纤筒4为圆筒状，采用铝质材料。如图3所示在支撑骨架3的一端设计有两个凹槽33，作为敏感光纤的出纤端和进纤端，凹槽33的底部与弹性载纤筒4的外径平齐；凹槽的圆弧半径大于敏感光纤的最小弯曲半径，用于保证在弹性载纤筒4上绕制光纤的进纤与出纤的过程中，敏感光纤通过凹槽的弯曲半径大于敏感光纤的最小弯曲半径，确保光纤不发生小半径弯折，从而减小光纤弯曲损耗。弹性载纤筒4从支撑骨架3与端头2连接的一端套住整个支撑骨架3；端头2与支撑骨架3远离凹槽33的一端通过螺纹固定连接，为弹性载纤筒4提供挡板的作用，确保弹性载纤筒4能够稳定的固定在支撑骨架3上而不滑脱；支撑骨架3上设计有台阶A31、台阶B32，具体台阶结构见图2，台阶结构使弹性载纤筒4与支撑骨架3不是紧密贴合，两者之间由空气层隔开，构成气背式结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于阵列的干涉式光纤水听器探头，其特征在于包括：保护端头、端头、支撑骨架、弹性载纤筒、增敏涂层、光学器件安放轴、隔音保护套筒；保护端头与端头连接；弹性载纤筒为圆筒状，从支撑骨架与端头连接的一端套住整个支撑骨架；端头与支撑骨架连接后，为弹性载纤筒提供挡板的作用，将弹性载纤筒稳定固定在支撑骨架上；弹性载纤筒的两端设计有挡纤凸起，敏感光纤在弹性载纤筒两端的挡纤凸起之间绕制，覆盖整个弹性载纤筒的表面；增敏涂层覆盖整个敏感光纤；在支撑骨架远离连接端头的一端设计有两个凹槽，作为敏感光纤的出纤端和进纤端；支撑骨架与光学器件安放轴连接；光学器件安放轴上设计有多个安装槽，用于放置光学器件，光学器件安放轴上设计有绕纤柱，多余光纤通过支撑骨架的凹槽后绕制在绕纤柱上，光学器件安放轴远离绕纤柱的一端设计有多个出纤孔，其中一个出纤孔用于光学器件与外部传输光纤的连接走纤，其余出纤孔与隔音保护套筒连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于阵列的干涉式光纤水听器探头，其特征在于包括：保护端头、端头、支撑骨架、弹性载纤筒、增敏涂层、光学器件安放轴、隔音保护套筒；保护端头与端头连接；弹性载纤筒为圆筒状，从支撑骨架与端头连接的一端套住整个支撑骨架；端头与支撑骨架连接后，为弹性载纤筒提供挡板的作用，将弹性载纤筒稳定固定在支撑骨架上；弹性载纤筒的两端设计有挡纤凸起，敏感光纤在弹性载纤筒两端的挡纤凸起之间绕制，覆盖整个弹性载纤筒的表面；增敏涂层覆盖整个敏感光纤；在支撑骨架远离连接端头的一端设计有两个凹槽，作为敏感光纤的出纤端和进纤端；支撑骨架与光学器件安放轴连接；光学器件安放轴上设计有多个安装槽，用于放置光学器件，光学器件安放轴上设计有绕纤柱，多余光纤通过支撑骨架的凹槽后绕制在绕纤柱上，光学器件安放轴远离绕纤柱的一端设计有多个出纤孔，其中一个出纤孔用于光学器件与外部传输光纤的连接走纤，其余出纤孔与隔音保护套筒连接。2.根据权利要求1所述的一种用于阵列的干涉式光纤水听器探头，其特征在于：所述隔音保护套筒从光学器件安放轴的出纤孔端套住整个光学器件安放轴，用于保护固定于光学器件安放轴上的光学器件，同时隔绝水声，隔音保护套筒的一端与光学器件安放轴的出纤孔连接，并在该端设有注胶槽，隔音保护套筒远离注胶槽的一端的内径与支撑骨架的外径相同。3.根据权利要求1所述的一种用于阵列的干涉式光纤水听器探头，其特征在于：所述支撑骨架的两端各设有一个台阶，两个台阶与弹性载纤筒一起构成气背，用于声波拾取。4.根据权利要求1所述的一种用于阵列的干涉式光纤水听器探头，其特征在于：所述支撑骨架上凹槽的圆弧半径大于敏感光纤的最小弯曲半径，用于保证敏感光纤通...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑百超，侯振兴，于文鹏，王学锋，张海岩，张磊，王海亮，郝良彬，李振，赵俊鹏，赵晨，
申请(专利权)人：北京航天控制仪器研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11