【技术实现步骤摘要】
一种同时探测横波和纵波的光纤声波传感器
[0001]本专利技术涉及声波探测
,具体为一种同时探测横波和纵波的光纤声波传感器
。
技术介绍
[0002]声波是由物体的振动在介质中传播形成,传播的形式分为两种类型,当声波传播过程中,介质质点振动方向与声传播方向一致时,称为纵波;介质质点振动方向与声传播方向垂直时,称为横波
。
[0003]因为横波和纵波传播特性不一样,因此相应传感器测量的检测机理也不一样
。
纵波探测器主要是通过传感薄膜感应纵波声压的变化,从而引起传感薄膜发生形变,再将膜片形变量转换为电信号;横波探测器主要是通过质量块或悬臂梁结构来感应横波加速度变化,从而导致悬臂梁所受应变或者质量块发生位移,再将悬臂梁应变或者质量块的位移转换为电信号
。
[0004]现有技术中电子式声波传感技术相对成熟,但仍存在一些不足,如电缆负载
、
连接电缆的共振效应
、
低频噪音大,稳定性
、
可靠性较差;信号易受外界复杂环境电磁干扰
、
低频测量阻抗匹配难度大等问题;横波传感器与纵波传感器是分离
、
集成性差
、
灵敏度偏低
、
体积大,不能满足一些特殊应用环境的需求
。
如管道泄露时,管内流体与管壁相互作用,会发出沿管道内传播的纵波信号和沿着管壁传输的横波信号,因此可以通过检测泄露声波方式实时监控管道泄露情况
。
在老管道内 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
一种同时探测横波和纵波的光纤声波传感器,其特征在于,包括:传感单元
(6)
,与环形器
(4)
相连,用于同时探测横波和纵波,传感单元
(6)
包括:支撑板
(14)
;空心偏心光纤
(11)
,其一端穿过支撑板
(14)
并与支撑板
(14)
固定在一起,另一端插入空心玻璃毛细管
(12)
中构成悬臂梁结构;光纤光栅
(10)
,刻于空心偏心光纤
(11)
固定端的一侧;长周期光栅
(9)
,刻于空心偏心光纤
(11)
固定端的另一侧;传感薄膜
(13)
,粘贴于空心玻璃毛细管
(12)
的端面;保护壳
(15)
,固定在支撑板
(14)
上,用于保护内部传感结构;透声孔
(16)
,开设于保护壳
(15)
一侧带,外部纵波声信号通过透声孔
(16)
作用在传感薄膜
(13)
上;其中,传感单元
(6)
中空心偏心光纤
(11)
为悬臂梁,空心玻璃毛细管
(12)
为质量块,两者共同组成悬臂梁结构,用于横波探测;传感单元
(6)
中空心偏心光纤
(11)
的端面与传感薄膜
(13)
组成法布里珀罗干涉仪,用于纵波探测
。2.
如权利要求1所述的一种同时探测横波和纵波的光纤声波传感器,其特征在于,还包括:波分复用器
(3)
,其第一输入端口和第二输入端口分别与第一光源
(1)
和第二光源
(2)
的输出端连接;环形器
(4)
,其第一输入端口与波分复用器
(3)
的输出端口相连,其第一输出端口与传感单元
(6)
中的空心偏心光纤
(11)
相连;解波分复用器
(5)
,其输入端口与环形器
(4)
的第二输出端口相连,其第一输出端口和第二输出端口分别与第一光电探测器
(7)
和第二光电探测器
(8)
相连;其中,波分复用器
(3)
将不同波长的激光耦合至同一光纤中,环形器
(4)
将传感单元
(6)
的反射光定向传输至解波分复用器
(5)
,解波分复用器
(5)
将第一光源
(1)
和第二光源
(2)
发出的光分离开来,解波分复用器
(5)
的第一输出端口输出第一光源
(1)
对应波长的光,解波分复用器
(5)
的第二输出端口输出第二光源
(2)
对应波长的光,第一光电探测器
(7)
和第二光电探测器
(8)
分别将两路光信号转换为电信号,第一光电探测器<...
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