[实用新型]一种抑制声波和振动对光纤传感系统中光纤光路影响的装置

说明书

技术领域

本实用新型是一种新的抑制环境噪声和振动对光纤传感系统光纤光路的影响的设备。

背景技术

随着光纤技术和通信技术的发展，光纤传感技术越来越成熟，种类越来越多。由于光纤传感器用光信息作为载体，又不易受到电磁干扰的影响，具有潜在的测量精度高、应用范围广等特点。光纤传感器已常用于声纳探测、音频传输以及应变、应力、振动等的测量。随着现代化的发展，对通信光缆(包括海底光缆)、高压电网、输油管道、输气管道等基础设施的依靠越来越大，对这些基础设施的安全监测也日益重要，分布式光纤传感器以其高精度、高实时性，越来越受到人们的关注，正在逐渐取代传统的测试手段复杂、实时性差的一些监测系统。

但是，由于光纤自身很容易敏感外界环境的变化，光纤传感器虽然具有诱人的传感优势，但是很容易受到外界环境的影响，这成为系统精确测量的障碍，使系统的可靠性和工程实用性受到严重的影响。

外界环境对光纤传感器影响最明显的是噪声(即声波)和振动。

当光纤表面受到声压ΔP作用时，除因ΔP直接产生相位调制外，还会使光纤略有温升产生(绝热过程)，因而通过这一效应对光纤相位也产生调制，即

式中，是相位，ΔP是声波施加在光纤上的压强，T是温度，ΔT＝(δT/δP|_表面)ΔP。δT/δP|_表面除取决于光纤材料及形状外，还与光纤周围的介质有关。例如，水和空气对应的δT/δP|_表面分别为6×10^-6K/Pa和9×10^-2K/Pa。把裸光纤放在空气中时，压力-温度-相移效应项是直接的力-相移效应项的2×10³倍。由此可见，光纤对声音很敏感，利用这一特性，可以制成声波传感器。但是，光纤对声波的这种敏感特性，对于非声音传感的光纤传感器却是致命的缺点。因为，在实际使用中，不可能为光纤传感器提供一个绝对安静的环境，光纤传感器中的光纤光路，如果对声音很敏感，将会影响系统的传感性能，甚至导致系统无法正常工作。所以必须解决这一问题，否则，光纤传感器将很难彻底走出实验室，实现工程化应用。

除了环境噪声的干扰，振动也是光纤传感系统在实际环境中使用需要克服的一个干扰源。虽然光纤传感器通常放置在静止的环境中，但是，周围环境中会有一些振动，如当重型卡车驶过，房门重重的关上等等，这些都会引起地表、建筑物振动，并随之传到光纤传感器，使光纤内部应力发生变化，从而对传感器输出信号带来影响。

要解决光纤对声音的敏感问题，方法之一是可以公式(a)出发，寻找一种对光纤没有损伤的物质，使光纤被这种物质所包裹，该物质的δT/δP|_表面远远小于空气中的δT/δP|_表面。但是，对于同样的声压下，被这种物质所包裹的光纤所感受到的ΔP很可能明显的大于光纤处于空气中的ΔP。这就会导致公式(1)的Δ/的值没有显著减小。例如，对于δT/δP|_表面，水中的值要比在空气中低近四个数量级，而光纤在水中实际的灵敏度只比在空气中下降了1个数量级。这是该方案的难点。

为了维持系统的稳定，对需要隔离声音和振动的光纤光路采取地埋的方法。但是，为了达到较理想的效果，要仔细选择埋地点的周围环境和土壤状态，这就限制了系统的使用；同时由于埋地点的地表环境、周围环境会随时间变化，可能会导致环境声波和振动对光纤传感系统的影响劣化，因此，这种方法只能是权宜之计。

综上所述，科学合理的抑制环境噪声和振动对光纤传感系统光纤光路的影响是目前需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是获得一种结构简单、行之有效的抑制声波和振动对光纤传感系统中光纤光路影响的装置，以增强光纤传感系统的工程实用性。

本实用新型提供了一种抑制声波和振动对光纤传感系统中光纤光路影响的装置。该装置的上支架3和下支架1通过圆柱型支架体联接形成支架整体，上下支架均有阻尼元件2固定在金属柱4上，需要隔离声波和振动的光纤光路装置20置于上支架3，上述装置通过金属柱4固定在密封的真空容器中。

本实用新型的装置中，每个支架上对称分布阻尼元件3-5个，金属柱4与阻尼元件2相应。例如，每根金属柱4上都固定阻尼元件2两个，这两个阻尼元件2分别与上支架3或者下支架1连接。

本实用新型的装置中，密封的真空容器是圆柱型。

本实用新型从阻断声音传输、衰减振动入手，解决外界声音、振动对光纤传感器的影响。