一种分隔式光栅传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及光纤传感领域的一种应用于探测海洋噪声的干涉型、分隔式光栅传感器。所要解决的技术问题是提供一种分隔式光栅传感器，能够满足光纤水听器阵列复用技术研发要求，利用光纤水听器技术替代压电陶瓷传感器，在我国领海海域更加灵敏地探测海洋噪声或移动体的行踪。其特征在于：所述传感器主要由一件在外部绕制有定长光纤的弹性体(2)、两件基体(3)、一件右端盖(1)、一件左端盖(4)以及一件盖板(5)组成；所述分隔式光栅传感器的内腔空隙及弹性体(2)的表面光纤用胶粘剂进行灌封保护。本实用新型专利技术结构合理，用上述单元结构制作而成的水听器单元，其声压灵敏度、加速度相移灵敏度、耐温、耐压、耐腐以及形体尺寸等技术指标均能符合设计要求。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光纤传感领域的一种应用于探测海洋噪声的干涉型、分隔式光栅 传感器。
技术介绍
光纤传感技术是伴随光导纤维和光纤通信技术的发展而形成的一门崭新技术。光 纤传感器的传感灵敏度要比传统的压电传感器高许多倍，而且它可以在高电压、大噪声、高 温、强腐蚀性等很多特殊环境下正常工作，还能够与光纤遥感、遥测技术配合，形成光纤遥 感系统和光纤遥测系统，所以光纤传感技术能广泛应用于航天航海、核工业、桥梁隧道、建 筑、石油开采、电力传输、医疗、科研等众多领域。干涉型光纤水听器可以非常灵敏地侦察舰船行踪、监视水下移动体。其工作原理 为，通过水下的声波对光纤的应力作用改变光纤纤芯的折射率或长度，从而引起在光纤中 传播光束的光程改变，导致相位发生变化。采用干涉测量技术可检测出相位变化，并得到有 关水声的信息。和压电陶瓷或压电晶体型的传统水听器相比，光纤水听器具有很大的优越 性。它利用光的相位干涉作为探测手段，探测灵敏度极高，响应频带也较宽；它以光纤作为 信息传感与传输媒介；而以光为载体的信息，既不会被电磁干扰，也无发生泄漏的危险。光纤水听器的研究虽然取得了长足的进步，但距实现工程化、装备化还有一定的 差距。由于水下声场的复杂性，单元水听器很难获得目标的全部详细信息，因此光纤水听器 主要是以阵列的形式应用，是否能以低成本实现分布式阵列，是光纤水听器最终能否得以 应用的关键所在。各国对光纤水听器技术的研究重点集中到如何充分利用光纤传输损耗 低、传输带宽大的特点，并结合集成光电子器件的最新进展，实现对光源、光纤以及光电探 测器的多路复用。用较少的组件形成分布式光纤水听器阵列，这样既可降低系统的成本，又 可降低维护上的复杂程度。而且通过对阵列信号的处理，可以极大地提高整个多路复用系 统的探测性能，获取更多有关水下目标的信息。为了满足对光纤水听器阵列复用技术的研 发要求，急需研制能满足阵列设计要求的干涉型光纤水听器。分隔式光栅传感器采用DFB光纤激光器作敏感元件。DFB光纤激光器一般由几厘 米长的一段经光刻写相移光栅的掺铒光纤构成。在波长为1480nm或980nm泵浦光的作用 下，DFB光纤激光器会产生激光。当声压作用在由DFB光纤激光器构成的相移光栅上时，声 压的变化会使光纤的折射率、光纤芯长度以及光栅周期等发生变化，从而导致DFB光纤激 光器输出的激光波长发生变化。通过对激光波长变化的检测，便可测得外界声波的信息。多个DFB光纤激光器可以沿一根光纤串联构成体积很小、重量很轻、能置于拖曳 船上的拖曳声纳阵列。由声纳阵列返回的光信号变化，经光电处理单元处理后，便可获得由 各单元输出的声信号。用DFB光纤激光器构成的光纤水听器，具有结构简单、体积小、易于波分复用、与 光纤完全兼容等特点。通过机械结构增敏封装，可以大大提高其声压灵敏度。目前，国内外 研究者都将该技术作为拖曳声纳阵用光纤水听器研究的一种重要手段。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种分隔式光栅传感器，能够满足光纤水 听器阵列复用技术研发要求，利用光纤水听器技术替代压电陶瓷传感器，在我国领海海域 更加灵敏地探测海洋噪声或移动体的行踪。为解决上述技术问题，本技术的技术解决方案是一种分隔式光栅传感器，其特征在于所述传感器主要由一件在外部绕制有定长 光纤的弹性体2、两件基体3、一件右端盖1、一件左端盖4以及一件盖板5组成；所述分隔 式光栅传感器的内腔空隙及弹性体2的表面光纤用胶粘剂进行灌封保护；所述弹性体2为一个由非金属材料制成的薄壁空心圆柱体；在外圆柱面25的左、 右两端分别设有第一环行体M和第二环形体27 ；在第一环行体M上设有缺口 23 ；在第二 环行体27上设有缺口沈；在第二环行体27的内侧，还设有另一缺口观；所述弹性体2的第一内孔22内胶结有一对基体3 ；所述基体3是一个薄壁空心圆 柱体，在其外圆柱面34的左、右端部，分别设有第三环行体32和第四环形体35 ；—对基体3 以其两端环行体的外圆面胶结于弹性体2的第一内孔22内，基体3的外端面31分别与弹 性体2上的两个端面21平齐；所述右端盖1胶结在弹性体1的右端，右端盖1的主体部分由同轴的大圆柱体15 和小圆柱体12从右到左依次叠加而成；小圆柱体12的外径与基体3的第二内孔33直径相 配，右端盖1以其小圆柱体12与基体3的第二内孔33胶结；所述右端盖1的中心设有从右 到左依次扩大的阶梯通孔即第一小孔13和第一大孔11 ；沿小圆柱体12轴向设有一条沉槽 14，沉槽14将小圆柱体12 —分为二 ；所述沉槽14将大圆柱体15的与第二环行体27上缺 口 26对齐的该处外圆面贯穿；所述沉槽14之深度与第一大孔11相一致；所述左端盖4胶结在弹性体1的左端，左端盖4的主体部分由同轴的大圆柱体45 和小圆柱体43从左到右依次叠加而成；小圆柱体43的外径与基体3的第二内孔33直径相 配，左端盖4以其小圆柱体43与基体3的第二内孔33胶结；所述左端盖4的中心设有从右 到左依次扩大的阶梯通孔即第二小孔42和第二大孔41 ；所述沿小圆柱体43轴向设有一条 沉槽44，沉槽44将小圆柱体43 —分为二 ；所述沉槽44将大圆柱体45的第一与环行体M 上缺口 23对齐的该处外圆面贯穿；所述沉槽44之深度与第二小孔42相一致；所述盖板5是一个带第三小孔52的圆盘，盖板5胶结于左端盖4的大孔41之内； 盖板5的外直径51与左端盖4上的第二大孔41的内径相配，厚度与第二大孔41的深度一 致；由位于弹性体2上第二环行体27内侧的缺口观处引入光纤，并缠绕于弹性体2 的外圆面25上；绕制光纤的首尾两端均连接DFB光纤激光器；然后将光纤激光器的两尾端 分别通过弹性体2 —端第一环行体M的缺口 23、左端盖4的沉槽44和另一端第二环行体 27的缺口 26、右端盖1的沉槽14，被引入相邻基体3的第二内孔33之内并将激光器置于第 二内孔33之中；DFB光纤激光器的两尾端再分别相向穿越右端盖1上的第一阶梯通孔11、 第二阶梯通孔13和左端盖4上的第二小孔42、盖板5上的第三小孔52后，成为分隔式光栅 传感器的两端尾缆。所述弹性体2外圆柱面25的两端部，分别设有外径相同的第一环行体M和第二环形体27，其外端面分别与第一内孔22的端面平齐；所述右端盖1上大圆柱体15的外圆 尺寸，以及左端盖4上大圆柱体45的外圆尺寸，与弹性体2上第一环行体M和第二环形体 27的外直径相同。所述基体3外圆柱面34 —端所设的第三环行体32，其沿基体3轴向的截面为矩 形；另一端所设的第四环行体35，其沿基体3轴向的截面为梯形；所述两个相向安装在弹性 体2第一内孔22内的基体3，以其两端第三环行体32和第四环形体35的外圆面与弹性体 2的第一内孔22胶结。本技术可带来以下有益效果本技术结构合理，用上述单元结构制作而成的水听器单元，其声压灵敏度、加 速度相移灵敏度、耐温、耐压、耐腐以及形体尺寸等技术指标均能符合设计要求。附图说明图1为本技术的一个较佳实施例的装配构件示意图图2为本技术的一个较佳实施例的右端盖外形结构示意图图3为本技术的一个较佳实施例的弹性体外形结构示意图图4(a)为本技术的一个较佳实施例的基体全剖视图图4(b)为本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种分隔式光栅传感器，其特征在于：所述传感器主要由一件在外部绕制有定长光纤的弹性体（２）、两件基体（３）、一件右端盖（１）、一件左端盖（４）以及一件盖板（５）组成；所述分隔式光栅传感器的内腔空隙及弹性体（２）的表面光纤用胶粘剂进行灌封保护；所述弹性体（２）为一个由非金属材料制成的薄壁空心圆柱体；在外圆柱面（２５）的左端设有第一环行体（２４），第一环行体（２４）上设有缺口（２３）；在外圆柱面（２５）的右端设有第二环行体（２７），第二环行体（２７）上设有缺口（２６），在第二环行体（２７）的内侧，还设有另一缺口（２８）；所述弹性体（２）的第一内孔（２２）内胶结有一对基体（３），所述基体（３）是一个薄壁空心圆柱体，在其外圆柱面（３４）的左、右端部，分别设有第三环行体（３２）和第四环体（３５）；一对基体（３）以其两端环行体的外圆面胶结于弹性体（２）的第一内孔（２２）内，基体（３）的外端面（３１）分别与弹性体（２）上的两个端面（２１）平齐；所述右端盖（１）胶结于弹性体（１）的右端，右端盖（１）的主体部分由同轴的大圆柱体（１５）和小圆柱体（１２）从右到左依次叠加而成；小圆柱体（１２）的外径与基体（３）的第二内孔（３３）的直径相配，右端盖（１）以其小圆柱体（１２）与基体（３）的第二内孔（３３）胶结；所述右端盖（１）的中心设有从右到左依次扩大的阶梯通孔即第一小孔（１３）和第一大孔（１１）；沿小圆柱体（１２）的轴向设有一条沉槽（１４），沉槽（１４）将小圆柱体（１２）一分为二；所述沉槽（１４）将大圆柱体（１５）的与第二环行体（２７）上缺口（２６）对齐的该处外圆面贯穿；所述沉槽（１４）之深度与第一大孔（１１）相一致；所述左端盖（４）胶结于弹性体（１）的左端，左端盖（４）的主体部分由同轴的大圆柱体（４５）和小圆柱体（４３）从左到右依次叠加而成；小圆柱体（４３）的外径与基体（３）的第二内孔（３３）的直径相配，左端盖（４）以其小圆柱体（４３）与基体（３）的第二内孔（３３）胶结；所述左端盖（４）的中心设有从右到左依次扩大的阶梯通孔即第二小孔（４２）和第二大孔（４１）；所述沿小圆柱体（４３）的轴向设有一条沉槽（４４），沉槽（４４）将小圆柱体（４３）一分为二；所述沉槽（４４）将大圆柱体（４５）的与第一环行体（２４）上缺口（２３）对齐的该处外圆面贯穿；所述沉槽（４４）之深度与第二小孔（４２）相一致；所述盖板（５）是一个带第三小孔（５２）的圆盘，盖板（５）胶结于左端盖（４）的第二大孔（４１）内；盖板（５）的外直径（５１）与左端盖（４）上的第二大孔（４１）的内径相配，厚度与第二大孔（４１）的深度一致；由位于弹性体（２）上第二环行体（２７）内侧的缺口（２８）处引入光纤，并缠绕于弹性体（２）上；所述绕制光纤首尾两端均连接ＤＦＢ光纤激光器；所述ＤＦＢ光纤激光器的两尾端，分别通过弹性体（２）一端第一环行体（２４）的缺口（２３）、左端盖（４）的沉槽（４４）和另一端第二环行体（２７）的缺口（２６）、右端盖（１）的沉槽（１４），被引入相邻基体（３）的第二内孔（３３）之内并将ＤＦＢ光纤激光器置于第二内孔（３３）之中；所述ＤＦＢ光纤激光器的两尾端，再分别相向穿越右端盖（１）上第一阶梯通孔（１１）、第二阶梯通孔（１３）和左端盖（４）上第二小孔（４２）、盖板（５）上第三小孔（５２）后，成为分隔式光栅传感器的两端尾缆。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：盛广权，周少玲，魏一兵，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十三研究所，
类型：实用新型
国别省市：31