[发明专利]基于聚氨酯树脂封装的DBR光纤激光水听器

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种光纤激光水听器，用于实现对KHz及以下的低频水声信号检测。

背景技术

目前，实际应用较多的水声传感器是PZT水听器，其中部分电子设备会浸泡在水中，由于长期的腐蚀，将导致水听器性能的退化从而产生故障。与PZT水听器相比，光纤传感器具有体积小，重量轻，灵敏度高，可复用等优点，尤其是抗电磁干扰性能远远超越PZT水听器，从而非常适合应用于水声检测。

文献“Overview of high performance fibre-optic sensing(Kirkendall,Clay K.(Naval Research Laboratory,Washington,DC 20375,United States)；Dandridge,Anthony Source:Journal ofPhysics D:Applied Physics,v 37,n 18,p R197-R216,September21,2004)”中采用干涉技术，将声波信号转化为干涉仪传感臂中光相位的变化，该传感器灵敏度高，但复用困难；文献“Development of an erbium-doped fibre laser as a deep-sea hydrophone(Bagnoli,P.E.(Dipt.di Ing.dell'Inf.,Pisa Univ.,Pisa,Italy)；Beverini,N.；Falciai,R.；Maccioni,E.；Morganti,M.；Sorrentino,F.；Stefani,F.；Trono,C.Source:Journal ofOpticsA:Pure andApplied Optics,v 8,n 7,p S535-9,July 2006)”中提出了一种基于波长编码的FBG水听器，它是通过检测FBG波长对外部声压的响应而实现的，优点是可以方便的实现多路复用，缺点是灵敏度低，并且由于需要昂贵的波长测量装置，而使得成本较高。文献“Ultrasonic hydrophone based on distributedbragg reflectorfiberlaser(Bai-Ou Guan(Dept.of Electr.Eng.,Hong Kong Polytech.Univ.,Kowloon,China)；Hwa-Yaw Tam；Sien-Ting Lau；Chan,H.L.W.Source:IEEE Photonics Technology Letters,v 17,n 1,p 169-71,Jan.2005)”中提出了一种基于偏振外差法的DBR(分布式布拉格反射镜)光纤激光水听器，将声波信号转化为两个正交偏振模拍频信号，通过观察拍频信号的变化，从而实现对声波信号的传感测量。这种水听器解调简单，但是只适用于MHz超声高频信号的调频方式测量，而内在的对KHz及以下低频信号的声压方式测量不敏感。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的上述不足，提供一种新型的高灵敏度DBR光纤激光水听器，用来实现对低频水声信号的声压检测。本发明的技术方案如下：

一种基于聚氨酯树脂封装的DBR光纤激光水听器，用于水下低频信号检测，包括DBR光纤激光器(1)，其特征在于，在DBR光纤激光器外面包覆有聚氨酯树脂层(2)。

与现有的水听器相比，本发明具有显而易见的实质性优点。首先，所述的水听器是基于DBR光纤激光器的。对于裸纤来讲，当高频超声信号作用到光纤上时，由于光弹效应，折射率在沿着声波传播方向和垂直方向会产生不同的变化，从而引起双折射的改变。但是对于低频信号，由于其波长远远大于光纤直径，会引起折射率各向同性的变化，使得拍频对低频信号不敏感。本发明采用聚氨酯树脂封装DBR光纤激光器，由于其杨氏模量远远小于光纤的值，所以对于相同的低频信号，封装后的光纤会承受比裸纤更大的应力，在频谱分析仪上也可以看出明显的拍频信号的变化。基于这点创新，可以克服DBR光纤水听器对低频信号不敏感的难题。区别于传统的PZT水听器体积庞大的缺点，本发明所涉及的水听器小巧轻便，具有轻量化和微型化的特点，从而可以方便的复用。最后，由于光纤裸纤传感器本身脆弱易断，聚氨酯树脂对光纤传感器进行了柔性封装，可以有效的保护传感器，延长使用寿命。

附图说明

图1.聚氨酯树脂封装的DBR光纤激光水听器

图2.基于聚氨酯树脂封装的DBR光纤激光水听器的工作原理图

图3.聚氨酯树脂封装的DBR光纤激光水听器的输出波形图

附图标记说明如下：