一种传感光纤、传感单元及光纤干涉型声波传感系统技术方案

本实用新型专利技术涉及光纤传感技术领域，尤其是指一种传感光纤、传感单元及光纤干涉型声波传感系统，其传感光纤包括光纤本体，所述光纤本体的外周涂覆有吸音层；其传感单元包括信号臂传感光纤、参考臂传感光纤和圆盘模块，所述信号臂传感光纤包括信号臂光纤线圈，所述信号臂光纤线圈由所述的传感光纤卷绕形成；其光纤干涉型声波传感系统包括光源模块、迈克尔逊干涉仪模块、光探测器模块、数据采集模块以及数据处理模块。本实用新型专利技术利用聚氨酯发泡胶对光纤声波传感系统中的传感光纤进行增敏，提高了声波传感系统对中低频声波信号的探测灵敏度，使整体灵敏度曲线更加平滑，提高了声波探测的信噪比。噪比。噪比。

【技术实现步骤摘要】
一种传感光纤、传感单元及光纤干涉型声波传感系统


[0001]本技术涉及光纤传感
，尤其是指一种传感光纤、传感单元及光纤干涉型声波传感系统。

技术介绍

[0002]根据信号调制原理，光纤传感器可分为三种类型：强度型、相位型和波长型。其采集声音信号的具体原理为：当外部环境产生声音信号时，声波的振动会改变传感单元的光学特征信息。经过光电转换，音频处理系统可以还原声音信号。
[0003]声波作为一种能量，在传输过程中会通过不同的介质产生不同的损耗。在应力的作用下，即在外界声压的作用下，高分子材料会发生粘弹性变形行为，分子链之间会发生相对扭转和滑移，但应变的变化滞后于应力的变化，导致滞后现象。在应力变化期间，分子链段之间的滑移和扭转不能完全恢复，产生永久变形并消耗能量。同时，部分不能返回的功以热能的形式损失掉。这就是高分子材料的阻尼机制。
[0004]目前，国内外对光纤声学传感器的研究大多集中在水声、超声波等检测方面，而对空气中语音信号检测的研究较少。现有的光纤声学传感器灵敏度和传感范围有限，效果不佳。

技术实现思路

[0005]本技术针对现有技术的问题提供一种传感光纤、传感单元及光纤干涉型声波传感系统，利用聚氨酯发泡胶对光纤声波传感系统中的传感光纤进行增敏，可以实现光纤声波传感系统灵敏度的提升，可以使得光纤麦克风提高了对人声信号的敏感度，提高了声波传感系统对中低频声波信号的探测灵敏度，使整体灵敏度曲线更加平滑，提高了声波探测的信噪比。
[0006]为了解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案：
[0007]本技术提供了一种传感光纤，包括光纤本体，所述光纤本体的外周涂覆有吸音层。
[0008]其中，所述吸音层为聚氨酯发泡胶层。
[0009]其中，所述吸音层的厚度为1～2cm。
[0010]其中，所述光纤本体为尼龙护套紧包光纤。
[0011]本技术还提供了一种传感单元，包括信号臂传感光纤、参考臂传感光纤和圆盘模块，所述信号臂传感光纤包括信号臂光纤线圈和包覆在所述信号臂光纤线圈外周的信号臂光纤吸音层，所述信号臂光纤线圈由所述的传感光纤卷绕形成；所述圆盘模块包括上层模块和下层模块，所述上层模块用于封装所述信号臂传感光纤，所述下层模块用于封装所述参考臂传感光纤。
[0012]其中，所述信号臂光纤线圈的长度为20m。
[0013]其中，所述参考臂传感光纤为裸光纤，所述参考臂传感光纤的长度为20m。
[0014]其中，所述上层模块设置有多个通孔，所述下层模块为密封结构。
[0015]本技术还提供了一种基于迈克尔逊干涉的光纤干涉型声波传感系统，包括光源模块、迈克尔逊干涉仪模块、光探测器模块、数据采集模块以及数据处理模块，所述光源模块和所述光探测器模块分别与所述迈克尔逊干涉仪模块连接，所述数据采集模块与所述光探测器模块连接，所述数据处理模块与所述数据采集模块连接；
[0016]所述迈克尔逊干涉仪模块包括耦合器、均设置在第一光路上的第一传感光纤和第一法拉第旋转镜以及均设置在第二光路上的第二传感光纤和第二法拉第旋转镜；所述耦合器用于将光波等比例地分成两束并分别传输到第一光路和第二光路，并接收反射回的光束从而生成干涉信号；
[0017]所述第一传感光纤和所述第二传感光纤均用于声音传感；所述第一传感光纤为所述的信号臂传感光纤，第二传感光纤为所述的参考臂传感光纤；
[0018]所述第一法拉第旋转镜和所述第二法拉第旋转镜均用于反射光束。
[0019]其中，所述数据处理模块设置有声音信号处理模块以及声音播放模块。
[0020]其中，所述光探测器模块包括第一光探测器和第二光探测器，所述第一光探测器和所述第二光探测器分别用于采集耦合器生成的干涉信号。
[0021]本技术的有益效果：
[0022]本技术利用聚氨酯发泡胶对光纤声波传感系统中的传感光纤进行增敏，可以实现光纤声波传感系统灵敏度的提升，可以使得光纤麦克风提高了对人声信号的敏感度，提高了声波传感系统对中低频声波信号的探测灵敏度，使整体灵敏度曲线更加平滑，提高了声波探测的信噪比。
附图说明
[0023]图1为实施例1的一种传感光纤的结构示意图。
[0024]图2为实施例2的一种传感单元结构示意图。
[0025]图3为实施例2应用于光纤麦克风的原理框图。
[0026]图4为实施例3的一种基于迈克尔逊干涉的光纤干涉型声波传感系统的原理框图。
[0027]图5为实施例中的增敏处理后迈克尔逊光纤干涉型声波传感系统与未进行增敏处理的迈克尔逊光纤干涉型声波传感系统灵敏度对比图。
[0028]在图1至图5中的附图标记包括：
[0029]1、光纤本体；2、吸音层；
[0030]110、信号臂传感光纤；111、信号臂光纤线圈；112、信号臂光纤吸音层；120、参考臂传感光纤；130、圆盘模块；131、上层模块；132、下层模块；
[0031]210、光源模块；220、迈克尔逊干涉仪模块；230、光探测器模块；240、数据采集模块；250、数据处理模块；
[0032]221、耦合器；222、第一传感光纤；224、第一法拉第旋转镜；223、第二传感光纤；225、第二法拉第旋转镜。
具体实施方式
[0033]为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本技术作进一步
的说明，实施方式提及的内容并非对本技术的限定。以下结合附图对本技术进行详细的描述。
[0034]实施例1
[0035]本实施例1提供了一种传感光纤，如图1所示，包括光纤本体1，所述光纤本体1的外周涂覆有吸音层2。优选地，所述吸音层2为聚氨酯发泡胶层。具体地，在上述设置下，使得外界声波对光纤本体1产生的扰动，经由聚氨酯发泡胶放大这种扰动信号，达到增敏效果以提高光纤麦克风的灵敏度及传感范围。
[0036]其中，该传感光纤使用所述聚氨酯发泡胶进行涂覆，可采用对光纤本体1每一处均匀涂覆的方式；也可采用将光纤本体1盘绕成多层，将表层涂覆聚氨酯发泡胶的方式；也可采用将光纤本体1浸泡在尚未固化的液体聚氨酯发泡胶中的方式进行增敏。以上方式都可实现增敏效果，其中第一种处理方式对光纤麦克风的增敏作用最明显。
[0037]当然，所述吸引层亦可以为麻绒吸音层2、石油纤维棉吸音层2、矿棉吸音层2等。
[0038]本实施例中，所述吸音层2的厚度为1～2cm，优选为1.5cm。其中，声音探测灵敏度与信号臂涂覆聚氨酯发泡胶的厚度相关。在经过多次实验证明后，得出的较佳实施例中，涂覆聚氨酯发泡胶的厚度为1.5cm时声波传感系统的灵敏度最高，为最佳涂覆厚度。
[0039]本实施例中，优选地，所述光纤本体1为尼龙护套紧包光纤，在该设置下，可制备成更高灵敏度的光纤麦克风。
[0040]实施例2
[0041]本实施例2还提供了一种传感单元，如图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种传感光纤，其特征在于：包括光纤本体，所述光纤本体的外周涂覆有吸音层。2.根据权利要求1所述的一种传感光纤，其特征在于：所述吸音层为聚氨酯发泡胶层。3.根据权利要求1或2所述的一种传感光纤，其特征在于：所述吸音层的厚度为1～2cm。4.根据权利要求1所述的一种传感光纤，其特征在于：所述光纤本体为尼龙护套紧包光纤。5.一种传感单元，其特征在于：包括信号臂传感光纤、参考臂传感光纤和圆盘模块，所述信号臂传感光纤包括信号臂光纤线圈和包覆在所述信号臂光纤线圈外周的信号臂光纤吸音层，所述信号臂光纤线圈由权利要求1
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4任一项所述的传感光纤卷绕形成；所述圆盘模块包括上层模块和下层模块，所述上层模块用于封装所述信号臂传感光纤，所述下层模块用于封装所述参考臂传感光纤。6.根据权利要求5所述的一种传感单元，其特征在于：所述信号臂光纤线圈的长度为20m。7.根据权利要求5所述的一种传感单元，其特征在于：所述参考臂传感光纤为裸光纤，所述参考臂传感光纤的长度为20m。8.根据权利要求5所述的一种传感单元，其特征在于：所述上层模块设置有多个通孔，所述下层模块为密封结构。9.一种基于迈克尔逊干涉...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾波，宋秋衡，赖馨，张莱，肖倩，
申请(专利权)人：东莞先进光纤应用技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：