光纤传声器探头制造技术

本发明专利技术公开了一种光纤传声器探头，其特征在于包括：用于感应声音振动的振膜、外壳和内芯；所述振膜安装在外壳的前端，并在振膜的前端设有对振膜进行保护的前罩；所述内芯安装在外壳的容纳腔内，且内芯上的内芯光纤前端的内芯光纤端面与振膜形成有反射腔。该光纤传声器探头性能一致高，可形成强度式和基于FP干涉原理的光纤传声器，具有抗电磁干扰能力强、灵敏度高、易于形成阵列的列的特点。另外，该传声器探头结构简单，便于安装、调试和生产，而且成本低廉适于广泛推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤传感
，尤其涉及一种可形成强度式或FP干涉式光纤传声器，用于语音通讯、声音探测、及噪声测量等领域的光纤传声器探头。
技术介绍
传声器是一种用于接收声音信号，并最终转换为电信号的器件。目前广泛应用的有电容传声器，这种传声器由导电振膜和金属背电极组成的电容拾取声音信号，其原理为:声音振动引起导电振膜振动，导致电容两极间距离发生变化，保持电容两极间电位不变，则声音引起电容存储电量发生变化，从而将声信号转换为电信号。由于此电容值很小，其阻抗很大，因此这种传声器必须配一前置放大电路，用作阻抗变换，以保证传声器能与其他电路相连接。虽然电容传声器具有极好的频率响应特性和较高的灵敏度，但是由其工作原理可知，这种传声器容易受到电磁信号干扰，因此不适合在复杂的电磁环境下工作。为解决复杂电磁环境下声音信号拾取的问题，提出了基于光纤传感技术的光纤传声器。光纤传声器的基本原理是声音信号首先调制光信号，载有声音信号的光信号经过光电转换，最终变成电信号，完成了声音信号的拾取。由于声信号调光信号过程不受电磁干扰，因此光纤传声器具有极强的抗电磁干扰能力，能够在复杂的电磁环境正常工作。在声音探测、噪声测量等应用领域，一般要求所使用的传声器组阵使用，对传声器性能一致性要求很高的，如灵敏度相近，相位一致高。目前技术较成熟光纤传声器产品主要是强度式的，如技术专利CN2834067Y中记载了一种光纤麦克风，专利技术专利CN101504311B中记载了一种光纤声音传感器的传感头。这些光纤传声器探头虽然技术可行，但由于缺少调节结构，其性能一致性很保证，不利于光纤传声器的组阵使用。虽然技术专利CN2834067Y中记载了光纤麦克风结构中使用了垫片，但该垫片与后壳是一体成形的，因此限制了其作为调节结构的功能，使得光纤麦克风性能一致性得不到保证。
技术实现思路
本专利技术针对以上问题的提出，而研制一种光纤传声器探头。本专利技术采用的技术手段如下:—种光纤传声器探头，其特征在于包括:用于感应声音振动的振膜、外壳和内芯；所述振膜安装在外壳的前端，并在振膜的前端设有对振膜进行保护的前罩；所述内芯安装在外壳的容纳腔内，且内芯上的内芯光纤前端的内芯光纤端面与振膜形成有反射腔。所述传声器探头还包括设置在外壳的容纳腔内用于调节内芯探入的深度，以调节内芯光纤前端的内芯光纤端面与振膜的距离的垫片；且所述垫片的厚度为1-1000微米。所述内芯末端依次安装有弹簧垫片和锁环，通过锁环与外壳相固定连接，将内芯固定在外壳的容纳腔内。所述振膜的反光面设有金纳米反光层，且金纳米反光层的厚度为10-500纳米。所述振膜为钛箔、不锈钢箔、镍箔或硅微振膜；振膜的厚度为1-10微米。所述内芯光纤为单模光纤或多模光纤。所述反射腔为FP干涉腔，且内芯为单模光纤。本专利技术同现有技术相比，其优点是显而易见的:这种光纤传声器探头性能一致高，可形成强度式和基于FP干涉原理的光纤传声器，具有抗电磁干扰能力强、灵敏度高、易于形成阵列的特点，可广泛应用于语音通讯、声音探测、及噪声测量等领域。另外，该传声器探头结构简单，便于安装、调试和生产，而且成本低廉适于广泛推广。附图说明图1是本专利技术的光纤传声器探头结构示意图；图2是本专利技术的光纤传声器探头组合结构示意图；图3是本专利技术的光纤传声器工作原理示意图。具体实施例方式如图1和图2所不光纤传声器探头包括:用于感应声音振动的振膜102、外壳103和内芯105 ;所述振膜102安装在外壳103的前端，并在振膜102的前端设有对振膜进行保护的前罩101 ;所述内芯105安装在外壳103的容纳腔内，且内芯105上的内芯光纤108前端的内芯光纤端面109与振膜形成有反射腔。其中振膜102安装在外壳103的前端，用于敏感声音振动，内芯105安装在外壳103内部可通过垫片104调节内芯光纤108前端的内芯光纤端面109与振膜102的距离(通常在内芯105放入外壳103的容纳腔之前，将垫片104放入外壳103的容纳腔内，卡在容纳腔内壁上或卡在容纳腔内的突起上，再插入内芯105，通过调节放入垫片104的厚度，已达到调节内芯光纤端面109与振膜102的距离)，实现声信号对光信号的调制；另外，在内芯105末端依次安装弹簧垫片106和锁环107，锁环107与通过外壳103固定内芯105，保证探头I的结构稳定性。该结构适用于强度式光纤传声器和基于FP干涉原理的光纤传声器。振膜由钛箔、不锈钢箔或镍箔通过激光焊接技术形成，或者由MEMS技术制作的硅微振膜。振膜的厚度为1-10微米。振膜的反光面由磁控溅射技术制作有金纳米反光层，以提高对红外光的反射，从而提高光纤传声器的灵敏度。金纳米反光层的厚度为10-500纳米。为保证光纤传声器探头性能的一致性，采用简化结构设计和灵活调节设计。在结构简化方面，设计了一体结构的内芯105，在灵活调节方面，设计了采用可更换垫片104来控制内芯光纤端面109与振膜102的距离。在组装光纤传声器探头过程中是，可通过不同厚度的垫片104来调节光纤传声器的灵敏度和相位，从而保证光纤探头性能的一致性。垫片104的厚度为1-1000微米。本专利技术设计的光纤传声器探头可形成强度式光纤传声器，如替换技术专利CN2834067Y中记载的光纤麦克风中的探头，即为强度式光纤传声器，基于这种工作模式下，传声器采用宽谱的LED光源，内芯光纤108可以是单模光纤或多模光纤。强度式光纤传声器模式下的工作原理:LED光源发射的光进入内芯光纤108,并从内芯光纤端面109出射至振膜102,被振膜102反射回内芯光纤108,振膜振动引起反射光强度发生变化,经过光电转换，得到声信号。本专利技术设计的光纤传声器探头也可形成基于FP干涉原理的光纤传声器，在这种情况下，内芯105前端光纤端面109与振膜102形成FP干涉腔。在这种工作模式下，传声器采用LD激光器作为光源，内芯光纤108是单模光纤，工作过程如下:LD激光器发射的激光进入内芯光纤108中，光在内芯光纤端面109反射一部分光,从内芯光纤端面109透射的光经振膜102反射后，一部分反射光重新进入到内芯光纤108中。内芯光纤端面109反射的光和振膜102反射重新进入到内芯光纤108中的光发生FP干涉，将干涉光光信号转换为电信号，即实现声音信号的拾取。如图3所示当本专利技术光纤传声器探头为基于FP干涉原理的探头，其工作原理为:LD激光器发射的单色光从内芯光纤108进入内芯光纤端面109和振膜102形成的FP腔,并形成干涉光信号，设振膜在平衡位置时干涉光的强度在图3中Q点处，当声音引起振膜振动时，导致FP腔长发生变化，声波引起的FP腔长变化很小，使干涉光强度在Q点附近来回变化，经过光电转换，将变化的光强信号变成电信号，此电信号即为声音信号。以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，根据本专利技术的技术方案及其专利技术构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤传声器探头，其特征在于包括：用于感应声音振动的振膜、外壳和内芯；所述振膜安装在外壳的前端，并在振膜的前端设有对振膜进行保护的前罩；所述内芯安装在外壳的容纳腔内，且内芯上的内芯光纤前端的内芯光纤端面与振膜形成有反射腔。

【技术特征摘要】
1.一种光纤传声器探头，其特征在于包括:用于感应声音振动的振膜、外壳和内芯； 所述振膜安装在外壳的前端，并在振膜的前端设有对振膜进行保护的前罩； 所述内芯安装在外壳的容纳腔内，且内芯上的内芯光纤前端的内芯光纤端面与振膜形成有反射腔。2.根据权利要求1所述的光纤传声器探头，其特征在于所述传声器探头还包括设置在外壳的容纳腔内用于调节内芯探入的深度，以调节内芯光纤前端的内芯光纤端面与振膜的距离的垫片；且所述垫片的厚度为1-1000微米。3.根据权利要求1或2所述的光纤传声器探头，其特征在于所述内芯末端依次安...

【专利技术属性】
技术研发人员：程进，冯杰，赵龙江，侯志国，周瑜，魏晓玲，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三研究所，
类型：发明
国别省市：