[发明专利]一种水声传感光缆及其增敏涂敷方法

说明书

本发明涉及光纤传感技术领域，公开了一种水声传感光缆，包括光纤层、增敏层、抗拉层以及密封层；增敏层采用梯度功能材料，所述梯度功能材料涂敷于所述光纤层上，且所述梯度功能材料的弹性模量与声阻抗系数沿光缆径向由内向外逐渐减小，所述抗拉层涂敷于所述增敏层上，所述密封层套设于所述抗拉层上。本发明采用梯度功能材料涂敷于光纤层上形成增敏层，增敏层在光纤层和抗拉层之间起到中间过渡的作用，使得光纤层到外部的抗拉层的弹性模量与声阻抗系数逐渐变化，达到与内外层之间良好耦合的效果，增加受到水声声压作用时光纤纤芯的形变，同时降低不同介质声阻抗突变导致的声反射与散射，提高水声传感光缆的响应幅度、测量灵敏度。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种水声传感光缆及其增敏涂敷方法。

背景技术

采用光纤光学方法进行水声探测具有高灵敏度、抗电磁干扰、传感探头无源安全可靠、易于组网等众多优势，同时还可实现对声波信号的远距离探测，因此水声传感光缆在水下目标探测、海底石油监测、海洋观测网等领域具有非常重要的应用前景。

当前水声传感光缆，在传感原理上大多采用干涉法进行分布式传感，单个传感基元通过封装进而成缆连接，为了实现传感器灵敏度增敏，大多在结构设计上开发，从而导致水声传感光缆整体尺寸较大、结构复杂、成本较高。例如公开号为CN103438979A的发明专利提供了一种光纤水听器固定装置，通过减少轴向振动的方式降低了工作噪声影响，但该光纤水听器固定装置的结构复杂、尺寸较大，只是降低了外界噪声的干扰，不能直接提高光缆本身的灵敏度。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种水声传感光缆及其增敏涂敷方法，解决现有技术中水声传感光缆灵敏度差、尺寸大的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种水声传感光缆，包括光纤层、增敏层、抗拉层以及密封层；所述增敏层采用梯度功能材料，所述梯度功能材料涂敷于所述光纤层上，且所述梯度功能材料的声阻抗系数沿光缆径向由内向外逐渐减小，所述抗拉层涂敷于所述增敏层上，所述密封层套设于所述抗拉层上。

本发明还提供一种水声传感光缆的增敏涂敷方法，包括以下步骤：

将梯度功能材料涂敷于光纤层上作为增敏层，且所述梯度功能材料的声阻抗系数沿光缆径向由内向外逐渐减小；

将抗拉层涂敷于所述增敏层上；

将密封层套设于所述抗拉层上。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：由于光纤层和抗拉层的作用不同，因此材质不同，而水声信号在不同介质中传输时易发生反射、散射等效应，因此本发明采用梯度功能材料涂敷于光纤层上形成增敏层，增敏层位于光纤层和抗拉层之间，梯度功能材料的声阻抗沿光缆径向由光纤层向抗拉层逐渐减小，起到中间过渡的作用，使得光纤层到外部的抗拉层的声阻抗逐渐变化，而不是骤然变化，从而使得光纤层和抗拉层的属性相匹配，达到与内外层之间良好耦合的效果，保证声信号最大效率耦合到传感光路中，这种声阻抗的逐渐变化能够保证水声信号透声效率，降低不同介质声阻抗突变导致的声反射与散射，提高水声传感光缆的响应幅度、测量灵敏度。同时涂敷增敏层不会对水声传感光缆的体积造成过大的改变。

附图说明

图1是本发明提供的水声传感光缆一实施方式的结构示意图；

图2是本发明提供的增敏层一实施方式的截面示意图；

图3是本发明提供的增敏层的声阻抗系数以及弹性模量值一实施方式的变化规律图；

图4是本发明提供的水声传感光缆一实施方式的增敏仿真效果图；

图5是本发明提供的水声传感光缆的增敏涂敷方法的流程图。

附图标记：

1、光纤层，2、光栅，3、增敏层，4、抗拉层，5、透声介质，6、护套。