一种光纤声波传感探头结构及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种光纤声波传感探头结构及其制作方法，结构包括：光纤；陶瓷插芯，套设在所述光纤上；毛细管，套设在所述陶瓷插芯上；薄膜，设置在所述毛细管远离所述光纤的一端的端面上；光纤的端面与毛细管以及薄膜之间形成法布里

【技术实现步骤摘要】
一种光纤声波传感探头结构及其制作方法


[0001]本专利技术涉及光纤传感
，尤其涉及的是一种光纤声波传感探头结构及其制作方法。

技术介绍

[0002]光纤声波传感器是一种声波测量技术。目前，研究最为广泛的、灵敏度最高的光纤声波传感探头结构为膜片式非本征法布里
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珀罗腔结构。在膜片式非本征法布里
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珀罗腔结构中，光纤端面反射光和薄膜反射光会形成法布里珀罗干涉。当外界声波作用在膜片上时，薄膜会发生周期性的振动，法布里
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珀罗腔长受到外界声波调制，通过检测光纤传感探头处反射回来的干涉光谱信号便可以解调出外界声波信号。
[0003]现有膜片式非本征法布里
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珀罗腔光纤声波传感器的薄膜的形状大部分为圆形封闭结构。圆形封闭薄膜的缺点在于：1、当薄膜受到外界声波作用时，薄膜的振动造成法布里
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珀罗腔腔内体积变化，进而改变腔内气压，需要在支撑结构中额外设计排气孔来平衡法布里
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珀罗腔内外的气压差；2、薄膜形变范围受限，导致光纤声波传感器的灵敏度和测量范围较低。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0005]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种光纤声波传感探头结构及其制作方法，以解决现有采用圆形封闭结构的薄膜的膜片式非本征法布里
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珀罗腔光纤声波传感器需要在支撑结构中额外设计排气孔来平衡法布里
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珀罗腔内外的气压差以及薄膜形变范围受限所导致光纤声波传感器的灵敏度和测量范围较低的问题。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种光纤声波传感探头结构，其包括：
[0008]光纤；
[0009]陶瓷插芯，所述陶瓷插芯套设在所述光纤上；
[0010]毛细管，所述毛细管套设在所述陶瓷插芯上；
[0011]薄膜，所述薄膜设置在所述毛细管远离所述光纤的一端的端面上；其中，所述光纤的端面与所述毛细管以及所述薄膜之间形成法布里
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珀罗腔；
[0012]所述薄膜包括薄膜本体以及设置在所述薄膜本体上的悬臂梁，所述悬臂梁与所述毛细管的端面连接，且所述薄膜本体、所述悬臂梁与所述毛细管的端面形成连通所述法布里
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珀罗腔与外界的通道。
[0013]本专利技术的进一步设置，所述悬臂梁上间隔设置有若干沟槽。
[0014]本专利技术的进一步设置，所述薄膜的形状为人字型、工字型、十字形或三角型中的一种。
[0015]本专利技术的进一步设置，所述薄膜的形状为人字型。
[0016]本专利技术的进一步设置，所述光纤包括：
[0017]裸纤，所述裸纤穿设在所述陶瓷插芯内，所述光纤的一端面与所述陶瓷插芯的端面平齐，并与所述薄膜相对设置；
[0018]涂覆层，所述涂覆层套设在所述裸纤表面。
[0019]本专利技术的进一步设置，所述光纤与所述陶瓷插芯之间，以及所述毛细管与所述陶瓷插芯之间采用紫外光固化胶连接。
[0020]本专利技术的进一步设置，所述薄膜为紫外光固化胶、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、硅胶或不锈钢薄膜中的一种材料制成。
[0021]本专利技术的进一步设置，所述毛细管为不锈钢材料制成。
[0022]一种应用于上述所述光纤声波传感探头结构的光纤声波传感探头结构制作方法，其包括：
[0023]将所述光纤插入所述陶瓷插芯，并使所述光纤的一端的端面与所述陶瓷插芯的端面平齐，光纤另一端部分伸出所述陶瓷插芯，采用紫外光固化胶对所述光纤与所述陶瓷插芯进行固定；
[0024]在所述毛细管的端面制作所述薄膜；
[0025]将带有所述薄膜的所述毛细管套设在所述陶瓷插芯上，并采用紫外光固化胶对所述毛细管与所述陶瓷插芯进行固定。
[0026]本专利技术的进一步设置，所述在所述毛细管的端面制作所述薄膜的步骤包括：
[0027]对所述毛细管进行定位后，使所述毛细管的一端浸没在薄膜中，以使薄膜转移至所述毛细管的端面上；
[0028]采用飞秒激光对薄膜的形状进行加工以得到带有若干悬臂梁的薄膜；
[0029]采用飞秒激光在所述悬臂梁上制作间隔的沟槽。
[0030]本专利技术所提供的一种光纤声波传感探头结构及其制作方法，光纤声波传感探头结构包括：光纤；陶瓷插芯，所述陶瓷插芯套设在所述光纤上；毛细管，所述毛细管套设在所述陶瓷插芯上；薄膜，所述薄膜设置在所述毛细管远离所述光纤的一端的端面上；其中，所述光纤的端面与所述毛细管以及所述薄膜之间形成法布里
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珀罗腔；所述薄膜包括薄膜本体以及设置在所述薄膜本体上的悬臂梁，所述悬臂梁与所述毛细管的端面连接，且所述薄膜本体、所述悬臂梁与所述毛细管的端面形成连通所述法布里
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珀罗腔与所述外界的通道。本专利技术中的薄膜通过悬臂梁与毛细管的端面连接，使得薄膜本体、悬臂梁与毛细管的端面形成连通法布里
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珀罗腔与外界气体的通道，以实现腔内外的气压平衡。这样，本专利技术通过具有通道的薄膜与毛细管连接，不仅可以实现腔内外气压平衡，不需要在支撑结构中额外设计排气孔，且可以减少薄膜与毛细管的接触面积，使得薄膜在受到声波作用时，可以产生更大的变形量，从提高光纤声波传感器的灵敏度与测量范围。
附图说明
[0031]为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0032]图1是本专利技术中光纤声波传感探头结构的整体结构示意图。
[0033]图2是本专利技术中光纤声波传感探头结构的分解图。
[0034]图3是本专利技术一个实施例中薄膜的结构示意图。
[0035]图4是本专利技术中光纤声波传感探头结构制作方法的流程示意图。
[0036]图5是本专利技术中薄膜的制作流程图。
[0037]附图中各标记：1、光纤；11、裸纤；12、涂覆层；2、陶瓷插芯；3、毛细管；4、薄膜；41、薄膜本体；42、悬臂梁；421、沟槽；5、通道；6、玻璃平板；7、硅胶；8、硅胶薄膜。
具体实施方式
[0038]本专利技术提供一种光纤声波传感探头结构及其制作方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0039]在实施方式和申请专利范围中，除非文中对于冠词有特别限定，否则“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。若本专利技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤声波传感探头结构，其特征在于，包括：光纤；陶瓷插芯，所述陶瓷插芯套设在所述光纤上；毛细管，所述毛细管套设在所述陶瓷插芯上；薄膜，所述薄膜设置在所述毛细管远离所述光纤的一端的端面上；其中，所述毛细管与所述光纤的端面以及所述薄膜之间形成法布里
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珀罗腔；所述薄膜包括薄膜本体以及设置在所述薄膜本体上的悬臂梁，所述悬臂梁与所述毛细管的端面连接，且所述薄膜本体、所述悬臂梁与所述毛细管的端面形成连通所述法布里
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珀罗腔与外界的通道。2.根据权利要求1所述的光纤声波传感探头结构，其特征在于，所述悬臂梁上间隔设置有若干沟槽。3.根据权利要求1所述的光纤声波传感探头结构，其特征在于，所述薄膜的形状为人字型、工字型、十字形或三角型中的一种。4.根据权利要求3所述的光纤声波传感探头结构，其特征在于，所述薄膜的形状为人字型。5.根据权利要求1所述的光纤声波传感探头结构，其特征在于，所述光纤包括：裸纤，所述裸纤穿设在所述陶瓷插芯内，所述裸纤的一端面与陶瓷插芯的端面平齐，并与所述薄膜相对设置；涂覆层，所述涂覆层套设在所述裸纤表面。6.根据权利要求1所述的光纤声波传感探头结构，其特征在于，所述光纤与所述陶瓷插...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永璋，于永芹，梁德志，张玉风，杜晨林，阮双琛，
申请(专利权)人：深圳技术大学，
类型：发明
国别省市：