[发明专利]一种透过固体进行声音振动测量的光纤传感装置

权利要求书

1.一种透过固体进行声音振动测量的光纤传感装置，其特征在于：该光纤传感装置由光源(1)、发射光纤(2)、光纤传感单元(3)、接收光纤(4)、振动耦合单元(5)、光电探测器(61)和信号处理电路(6)组成；其中，光纤传感单元(3)和振动耦合单元(5)构成探测传感模块；发射光纤(2)安装在光源(1)与光纤传感单元(3)之间，接收光纤(4)安装在光电探测器(61)与光纤传感单元(3)之间，光电探测器(61)输出电信号给信号处理电路(6)，振动耦合单元(5)与固体介质(7)接触。

2.根据权利要求1所述的透过固体进行声音振动测量的光纤传感装置，其特征在于：光源(1)中心波长为850nm或980nm的非相干光信号，光源(1)的出纤功率大于500μW。

3.根据权利要求1所述的透过固体进行声音振动测量的光纤传感装置，其特征在于：发射光纤(2)的出射端(21)与光源(1)连接，接收光纤(4)的接收端(42)与光电探测器(61)连接，发射光纤(2)的接收端(22)与接收光纤(4)的出射端(41)接触，且形成30°～75°的夹角。

4.根据权利要求1所述的透过固体进行声音振动测量的光纤传感装置，其特征在于：光纤传感单元(3)由外套管(31)、尾管(32)、前导声管(33)、支架(34)、敏感组件(35)和振动膜片(36)构成，敏感组件(35)的基板(354)安装在支架(34)的凹槽(341)内，振动膜片(36)粘接在前导声管(33)的端面(33a)上；

外套管(31)胶粘连接在前导声管(33)和尾管(32)上；光纤传感单元(3)从输入端至输出端顺次放置有前导声管(33)、振动膜片(36)、敏感组件(35)、支架(34)、尾管(32)；

外套管(31)的左端(311)胶粘连接在前导声管(33)上，外套管(31)的右端(312)胶粘连接在支架(34)上；在外套管(31)的左端(311)圆周上均匀设有三个注胶孔(313)，在外套管(31)的右端(312)圆周上均匀设有另外三个注胶孔(313)；注胶孔(313)的结构为一圆形通孔，是将光纤声传感器内部器件装配完成后，通过设置在外套管(31)上的六个注胶孔(313)将如(502)胶或紫外胶等经此孔注入，待该胶凝固后，便实现了外套管(31)与支架(34)和前导声管(33)的胶粘连接；

振动膜片(36)是一圆片，厚度为0.1～2μm；振动膜片(36)是设置在前导声管(33)与敏感组件(35)之间；振动膜片(36)的一圆面与前导声管(33)的连接端(33a)的端面贴合，振动膜片(36)的另一圆面与敏感组件(35)间隔10～200μm；振动膜片(36)可以采用如硅、银、金、镍、钛或铂加工成一定厚度的圆片结构；

尾管(32)为一中空圆形管，为了使发射光纤(2)和接收光纤(4)具有收缩状态，将尾管(32)的右端(322)设计成细管状，而尾管(32)的左端(321)设计成组管状；设尾管(32)的左端(321)内直径记为d_左，尾管(32)的右端(322)内直径记为d_右，则有d_左大于1～1.5倍d_右的尺寸；

前导声管(33)为中空结构，中空的部分则形成导声腔；前导声管(33)的连接端(33a)的外圆周上均匀开有三个开口槽(A开口槽(331)、B开口槽(332)、C开口槽(333))，每个开口槽的槽内设有通孔，该通孔用于平衡导声腔(334)内的气压；

支架(34)的左端(345)设有凹槽(341)，凹槽(341)用于放置基板(354)，支架(34)的两侧分别设有A导纤槽(343)、B导纤槽(344)，A导纤槽(343)用于发射光纤(2)通过，B导纤槽(344)用于接收光纤(4)通过；

敏感组件(35)由基板(354)、盖板(353)、发射光纤(2)和接收光纤(4)组成，基板(354)上设有A斜槽(354a)、B斜槽(354b)，发射光纤(2)的发射终端与接收光纤(4)的接收起端形成的夹角，记为光纤夹角β＝30°～75°；发射光纤(2)采用芯径为62.5μm，外径为125μm的多模光纤，接收光纤(4)采用芯径为100μm，外径为125μm的多模光纤。