[发明专利]一种抗强电磁干扰的干涉型光纤水听器及其制作方法

说明书

本发明公开了一种抗强电磁干扰的干涉型光纤水听器及其制作方法，包括水听器外壳，所述水听器外壳内设有传感线圈，其中，所述传感线圈上盘绕设置的光纤一端通过第一耦合器和外部光纤相连，所述传感线圈上盘绕设置的光纤另一端通过第二耦合器和法拉第旋镜相连，所述传感线圈、第一耦合器、第二耦合器封装在结构基体中，所述水听器外壳为非金属材质，所述结构基体封装在水听器外壳中。所述法拉第旋镜和外部光纤位于被测的强电磁环境外，水听器其余部分位于被测的强电磁环境内。本发明提供的抗强电磁干扰的干涉型光纤水听器及其制作方法，将法拉第旋镜移到被测的强电磁环境外，并且完全采用非金属材料，从而能够解决在高磁场、高电场环境下声信号传感的难题。

技术领域

本发明涉及一种光纤水听器及其制作方法，尤其涉及一种抗强电磁干扰的干涉型光纤水听器及其制作方法。

背景技术

光纤水听器是一种高灵敏的声压传感器，是声纳系统中的一员。由于具有耐腐蚀、无电源、多参量、易于大规模大跨度组网、能够实现远距离实时监测，全天候工作等优点，已逐渐取代了传统的压电式水声传感系统，被广泛应用于海洋勘探领域。

传统的光纤水听器主要是基于迈克尔逊干涉仪的干涉型光纤水听器。图1为传统干涉型水听器单元结构。该种光路结构中干涉仪一臂的光纤被盘绕在声敏感的弹性体上，组成传感线圈。当传感线圈在声音影响下发生膨胀收缩，干涉仪两臂的光程差随之线性变化，最终输出光信号的相位成线性变化。通过后端进行相位解调，即可还原声音信号。为了解决原有迈克尔逊干涉仪的偏振衰落问题，传统的干涉型光纤水听器都用法拉第旋镜代替普通的反射镜，通过控制光路偏振态，实现偏振补偿。由于法拉第旋镜内部存在磁铁，依靠磁光感应控制光偏振态。虽然对绝大多数的应用中的弱磁场电场不敏感，但在强磁场与强电场的影响下，法拉第旋镜无法稳定控制偏振态，导致信号波动，引入不必要的噪声。因此传统的干涉型光纤水听器不能在强电磁环境中正常工作。

除了传统的干涉型光纤水听器，近些年光纤光栅型传感技术在水声探测领域得到迅速发展。光纤光栅型光纤水听器主要分为两种：光纤光栅对作为反射镜的干涉型光纤水听器和光纤激光水听器。如图2所示，光纤光栅型光纤水听器采用同波长的光纤光栅11和环形器12；光纤光栅对作为反射镜的干涉型光纤水听器存在严重的偏振衰落问题。光纤激光水听器，比如DFB(分布反馈式)光纤激光水听器，如图3所示，两个DFB光纤光栅13通过980/1550波分复用器14连接隔离器15，980/1550波分复用器14和980泵浦16相连，信号动态范围与声压灵敏度较小，技术不成熟。因此光纤光栅型水听器离广泛运用存在一定距离。

除了在光学技术领域的限制，现有的光纤水听器机械结构都是金属材质，在强电磁环境，比如运行中的变压器内，有很大的安全隐患。因此目前缺少一种可以在强电磁环境中安全正常工作的光纤水听器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种抗强电磁干扰的干涉型光纤水听器及其制作方法，能够解决在高磁场、高电场环境下声信号传感的难题。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种抗强电磁干扰的干涉型光纤水听器，包括水听器外壳，所述水听器外壳内设有传感线圈，其中，所述传感线圈上盘绕设置的光纤一端通过第一耦合器和外部光纤相连，所述传感线圈上盘绕设置的光纤另一端通过第二耦合器和法拉第旋镜相连，所述传感线圈、第一耦合器、第二耦合器封装在结构基体中，所述水听器外壳为非金属材质，所述结构基体封装在水听器外壳中。所述设置在水听器外壳外的法拉第旋镜和外部光纤位于被测的强电磁环境外，水听器其余部分位于被测的强电磁环境内。

上述的抗强电磁干扰的干涉型光纤水听器，其中，所述第一耦合器、第二耦合器均为2×2耦合器，所述第一耦合器的两个输入端分别连接外部光纤，所述第一耦合器的一个输出端与传感线圈上盘绕设置的光纤一端连接，所述第一耦合器的另一个输出端与第二耦合器的一个输入端相连，所述第二耦合器的另一个输入端与传感线圈上盘绕设置的光纤另一端连接，所述第二耦合器的一个输出端连接法拉第旋镜，所述第二耦合器的另一个输出端连接无光端，所述无光端封装在所述结构基体中。