[发明专利]一种超声三分量探头、检测超声三分量的方法和装置

权利要求书

1.一种超声三分量探头，其特征在于，包括：

探头框架、设置在探头框架中的第一相移光纤光栅、第二相移光纤光栅和第三相移光纤光栅；

其中，第一相移光纤光栅设置在探头框架的中心轴，第一相移光纤光栅和第二相移光纤光栅之间的夹角为α，第一相移光纤光栅和第三相移光纤光栅之间的夹角为β，第一相移光纤光栅和第二相移光纤光栅构成的第一平面与第一相移光纤光栅和第三相移光纤光栅构成的第二平面互相垂直；α大于0且小于或等于90°，β大于0且小于或等于90°。

2.根据权利要求1所述的超声三分量探头，其特征在于，所述第一相移光纤光栅或所述第二相移光纤光栅或所述第三相移光纤光栅为π相移光纤光栅。

3.根据权利要求1所述的超声三分量探头，其特征在于，所述第一相移光纤光栅或所述第二相移光纤光栅或所述第三相移光纤光栅通过钻孔插入所述探头框架的底端，并通过预设材料封装在所述探头框架中；

其中，预设材料的超声阻抗与所述探头框架的材料的超声阻抗之间的差值的绝对值小于或等于第一预设阈值。

4.根据权利要求1所述的超声三分量探头，其特征在于，所述探头框架为平底圆锥结构。

5.根据权利要求4所述的超声三分量探头，其特征在于，所述探头框架的底端直径小于或等于第二预设阈值。

6.根据权利要求1所述的超声三分量探头，其特征在于，所述探头框架的材料为对超声损耗小的材料。

7.根据权利要求1所述的超声三分量探头，其特征在于，所述α和所述β相等。

8.根据权利要求7所述的超声三分量探头，其特征在于，所述α和所述β均为30度。

9.一种检测超声三分量的方法，其特征在于，包括：

第一窄线宽激光器产生第一光信号，并将第一光信号发送给第一转发器；第一转发器将第一光信号入射到权利要求1～4任意一项所述的超声三分量探头中的第一相移光纤光栅上，并将经第一相移光纤光栅反射的第一反射光信号发送给第一光电探测器，第一光电探测器将第一反射光信号转换成第一电压信号；其中，第一光信号的波长为第一相移光纤光栅的光谱半高宽位置对应的波长中的一个；

第二窄线宽激光器产生第二光信号，并将第二光信号发送给第二转发器；第二转发器将第二光信号入射到权利要求1～4任意一项所述的超声三分量探头中的第二相移光纤光栅上，并将经第二相移光纤光栅反射的第二反射光信号发送给第二光电探测器，第二光电探测器将第二反射光信号转换成第二电压信号；其中，第二光信号的波长为第二相移光纤光栅的光谱半高宽位置对应的波长中的一个；

第三窄线宽激光器产生第三光信号，并将第三光信号发送给第三转发器；第三转发器将第三光信号入射到权利要求1～4任意一项所述的超声三分量探头中的第三相移光纤光栅上，并将经第三相移光纤光栅反射的第三反射光信号发送给第三光电探测器，第三光电探测器将第三反射光信号转换成第三电压信号；其中，第三光信号的波长为第三相移光纤光栅的光谱半高宽位置对应的波长中的一个；

采集模块采集第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号；

处理模块根据第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号计算待检测超声信号的三个分量信号；

其中，待检测超声信号作用在第一相移光纤光栅、第二相移光纤光栅和第三相移光纤光栅上。