[发明专利]一种用于声波和振动测量的光纤传感器及其工作方法

权利要求书

1.一种用于声波和振动测量的光纤传感器，其特征在于，包括传感头外壳(2)，微型光分束器(3)和悬臂梁(4)；微型光分束器(3)内嵌于传感头外壳(2)的底部，悬臂梁(4)设置于传感头外壳(2)的顶部并与传感头外壳(2)形成一个密闭空间。

2.根据权利要求1所述的一种用于声波和振动测量的光纤传感器，其特征在于，所述微型光分束器(3)由相互平行的半透半反镜(8)和全反镜(9)构成。

3.根据权利要求1-2任一项所述的一种用于声波和振动测量的光纤传感器，其特征在于，光纤(1)与传感头外壳(2)的底部连接，且连接点位于半透半反镜(8)的下方。

4.根据权利要求1所述的一种用于声波和振动测量的光纤传感器，其特征在于，所述悬臂梁(4)两端设置两个点，一端为振动点(6)，另一端为固定点(7)。

5.根据权利要求2所述的一种用于声波和振动测量的光纤传感器，其特征在于，所述半透半反镜(8)和全反镜(9)的材质为石英。

6.根据权利要求1所述的一种用于声波和振动测量的光纤传感器，其特征在于，所述悬臂梁(4)材质为声敏材料。

7.根据权利要求3所述的一种用于声波和振动测量的光纤传感器，其特征在于，所述光纤(1)为普通单模光纤。

8.根据权利要求2所述的一种用于声波和振动测量的光纤传感器，其特征在于，相互平行的半透半反镜(8)和全反镜(9)的距离L满足L＝OPD/2n，其中OPD为一束激光入射到半透半反镜(8)和全反镜(9)经过反射与透射后返回到入射点的光程差，n为半透半反镜(8)和全反镜(9)所选材料的折射率；光程差为目标相位差，λ为激光光源的中心波长。

9.如权利要求1-8任一项所述的传感器的工作方法，其特征在于，所述工作方法包括以下步骤：

S1、激光经过光纤(1)打在微型光分束器(3)的半透半反镜(8)上；半透半反镜(8)将激光分为互相垂直方向的两束激光(5)，其中一个方向的激光打在悬臂梁(4)的振动点(6)处，然后反射回光纤(1)，另一个方向的光经过全反镜(9)反射到悬臂梁(4)的固定点(7)处，然后也返射回光纤(1)，此时两束激光(5)的光程差OPD为确定值；

S2、半透半反镜(8)与全反镜(9)距离记为L，由OPD＝2nL，在半透半反镜(8)与全反镜(9)材料折射率n相同的情况下，光程差OPD与半透半反镜(8)与全反镜(9)距离L成2倍关系，通过调节半透半反镜(8)与全反镜(9)距离L控制光程差OPD；

S3、由相位差知，通过调节半透半反镜(8)与全反镜(9)距离L进而调节相位差使工作点稳定在最佳静态工作点。