[发明专利]光纤多频声波传感器

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种光纤激光声波传感器，具体涉及使用光纤传感器对多频率声波进行同时检测。

背景技术

目前使用光纤传感器在声波传感领域主要是对单一声源进行传感检测，在对多个频率声源进行检测的情况下，通常采用多传感器阵列的方式来进行检测，传感器阵列的方式会产生误差积累、占用空间大、数据处理复杂等弊端。在医学检测和海洋测深领域中，经常使用多频超声进行探测，多频超声可以得到更高的准确性和更多的有用信息。在海洋潜艇探测领域，为了检测不同频率的声波信号，目前普遍采用的方案主要是利用传感器阵列来实现，传感器阵列本身占用空间较大、不易小型化是其现阶段难以解决的问题。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的上述不足，提出一种新型光纤激光多频声波传感器，将多频声波的以复用的方式同时调制到光信号中，实现多频声波的检测。本发明利用偏振外差光纤光栅DBR(分布布拉格反射)激光传感器进行多频率声波的同时传感，灵敏度高，器件利用率高，节省传感器的空间，避免了多器件测量引入的器件本身的误差。本发明的技术方案如下：

一种光纤多频声波传感器，包括光纤DBR光栅，980/1550波分复用器，泵浦激光器，光隔离器，偏振控制器，起偏器和光电检测器，其中，泵浦的980nm激光从泵浦激光器射出后经过980/1550波分复用器进入光纤DBR光栅中，来自外界的含有三个频谱及三个以上频率的多频声波作用在光纤DBR光栅上，多频声波的信息调制到了传输的光波中，光波长转化为1550nm，并且反射回980/1550波分复用器；光波经过防止光回波的光隔离器进入偏振控制器中，利用偏振控制器调整光波的偏振态方向防止偏振态能量分布不均，经过调整的光波通过起偏器使两个偏振态变为同一个方向之后，进入光电检测器中，以完成光信号到电信号的转化，同时两个偏振态在电学频域中进行拍频。

本发明的有益效果是：首先，利用基于拍频检测的偏振外差光纤光栅DBR激光器进行传感检测，技术比较成熟,传感部件DBR光栅灵敏度很高，能够检测微弱的声波；其次，本传感器的传感方式是将声波调制到传输的光信号中，以调频的方式进行调制，以频率复用的方式将多个频率的方式同时传输，解调时将复用的多个频率分别解复用并解调即可分别得到传感的多频声波；另外，拍频检测需要的检测设备成本低，技术成熟，易于实现。

附图说明

附图1：多频声波检测系统框图

附图2：多频声波传感输出频谱图

具体实施方式

下面结合附图实例对本发明做进一步说明。

如图1所示本发明中提及的光纤激光多声波传感器是基于光纤DBR光栅激光器的单纵模偏振外差拍频传感器。980nm的泵浦激光从激光器中发射出来进入980/1550WDM(波分复用器)的泵浦端，从WDM的公共端输出到光纤DBR光栅中，外界的多频声波作用在光栅上，使光栅发生一定的结构改变，光栅的中的传输光也相应发生变化，声波信息调制到传输光中，同时光波长转化为1550nm，并在光栅中反射回WDM中。光波从WDM的输出端输出到光隔离器中，光隔离器能有效防止反射的光向输入端回传。光波进入偏振控制器，通过调节偏振控制器改变光波中偏振态的方向使得两个偏振态的能量均衡分布。经调整的光波进入到起偏器中，两个偏振态经过起偏器调制变为同一个方向，以便在电学频域进行拍频。偏振态处于同一方向下的光波进入光电检测器进行光电转换，两个偏振态转换成电信号后完成拍频，拍频的信号为电学频域的电信号，在电学频谱分析仪中检测拍频的电信号，完成对声波信号的解调，得到多频声波的信息。附图2为完成解调后得到的频谱图，共有五个频率的声波，从输出的频谱图中主波与谐波的频差可以得到这几个声波信号的频率，实现对多频声波的传感。