[发明专利]一种传感光纤、传感单元及光纤干涉型声波传感系统

说明书

本发明涉及光纤传感技术领域，尤其是指一种传感光纤、传感单元及光纤干涉型声波传感系统，其传感光纤包括光纤本体，所述光纤本体的外周涂覆有吸音层；其传感单元包括信号臂传感光纤、参考臂传感光纤和圆盘模块，所述信号臂传感光纤包括信号臂光纤线圈，所述信号臂光纤线圈由所述的传感光纤卷绕形成；其光纤干涉型声波传感系统包括光源模块、迈克尔逊干涉仪模块、光探测器模块、数据采集模块以及数据处理模块。本发明利用聚氨酯发泡胶对光纤声波传感系统中的传感光纤进行增敏，提高了声波传感系统对中低频声波信号的探测灵敏度，使整体灵敏度曲线更加平滑，提高了声波探测的信噪比。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，尤其是指一种传感光纤、传感单元及光纤干涉型声波传感系统。

背景技术

根据信号调制原理，光纤传感器可分为三种类型：强度型、相位型和波长型。其采集声音信号的具体原理为：当外部环境产生声音信号时，声波的振动会改变传感单元的光学特征信息。经过光电转换，音频处理系统可以还原声音信号。

声波作为一种能量，在传输过程中会通过不同的介质产生不同的损耗。在应力的作用下，即在外界声压的作用下，高分子材料会发生粘弹性变形行为，分子链之间会发生相对扭转和滑移，但应变的变化滞后于应力的变化，导致滞后现象。在应力变化期间，分子链段之间的滑移和扭转不能完全恢复，产生永久变形并消耗能量。同时，部分不能返回的功以热能的形式损失掉。这就是高分子材料的阻尼机制。

目前，国内外对光纤声学传感器的研究大多集中在水声、超声波等检测方面，而对空气中语音信号检测的研究较少。现有的光纤声学传感器灵敏度和传感范围有限，效果不佳。

发明内容

本发明针对现有技术的问题提供一种传感光纤、传感单元及光纤干涉型声波传感系统，利用聚氨酯发泡胶对光纤声波传感系统中的传感光纤进行增敏，可以实现光纤声波传感系统灵敏度的提升，可以使得光纤麦克风提高了对人声信号的敏感度，提高了声波传感系统对中低频声波信号的探测灵敏度，使整体灵敏度曲线更加平滑，提高了声波探测的信噪比。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种传感光纤，包括光纤本体，所述光纤本体的外周涂覆有吸音层。

其中，所述吸音层为聚氨酯发泡胶层。

其中，所述吸音层的厚度为1～2cm。

其中，所述光纤本体为尼龙护套紧包光纤。

本发明还提供了一种传感单元，包括信号臂传感光纤、参考臂传感光纤和圆盘模块，所述信号臂传感光纤包括信号臂光纤线圈和包覆在所述信号臂光纤线圈外周的信号臂光纤吸音层，所述信号臂光纤线圈由所述的传感光纤卷绕形成；所述圆盘模块包括上层模块和下层模块，所述上层模块用于封装所述信号臂传感光纤，所述下层模块用于封装所述参考臂传感光纤。

其中，所述信号臂光纤线圈的长度为20m。

其中，所述参考臂传感光纤为裸光纤，所述参考臂传感光纤的长度为20m。

其中，所述上层模块设置有多个通孔，所述下层模块为密封结构。

本发明还提供了一种基于迈克尔逊干涉的光纤干涉型声波传感系统，包括光源模块、迈克尔逊干涉仪模块、光探测器模块、数据采集模块以及数据处理模块，所述光源模块和所述光探测器模块分别与所述迈克尔逊干涉仪模块连接，所述数据采集模块与所述光探测器模块连接，所述数据处理模块与所述数据采集模块连接；

所述迈克尔逊干涉仪模块包括耦合器、均设置在第一光路上的第一传感光纤和第一法拉第旋转镜以及均设置在第二光路上的第二传感光纤和第二法拉第旋转镜；所述耦合器用于将光波等比例地分成两束并分别传输到第一光路和第二光路，并接收反射回的光束从而生成干涉信号；