[发明专利]扩展的、柔性的、空间加权的光纤干涉水听器

说明书

本发明一般涉及声传感器，尤其涉及水听器声传感器。本发明还涉及一种光纤水听器，它包括跨越一个距离范围的分段的干涉计，它足以允许对局部噪声源的影响进行平衡，并提高信噪比。

现有技术解决向光纤水听器发展的问题，采用刚性的圆筒体，内部水管卷绕得相当弯。

以前，从离开几英寸以上的地方采集干涉计的声数据需要配置多个单独的光纤干涉计。这种策略存在一些不尽人意的特征。它需要大量的遥测线路在终端与接收站之间传送数据，无疑增加了传感器的成本和体积。接收和调节各别干涉计的信号并进行任何后继的平均和噪声降低操作，需要大量信号处理。由于需要大量的硬件(即光纤耦合器)建立这种传感器而引起额外的开支和复杂性。

本发明通过广泛提供空间上分隔的干涉计段对现有技术的光纤水听器进行了改进。每个干涉计段包括在每一对光纤中所形成的线圈。该干涉计段设计成在一个宽范围内允许对局部噪声源(例如加速度、湍流噪声)的影响进行平均，以提高声信噪比。该干涉计段还允许在急弯附近配置水听器。

根据本发明的水听器包括单光纤干涉计。每个干涉计段包括绕在柔性机械支承件上的一长段光纤，该支承件确定了传感器的形状和声灵敏度。该光纤以一种方式加到机械支承件上，它设计成沿着传感器在一个特定的位置上提供一特定的声灵敏度，使沿着传感器相对噪声源的干涉灵敏度减至最小。

根据本发明的空间加权、扩展的光纤传感器用以测量物理参数，诸如声压的变化，它包括形成多个空间上分离的内部线圈的第一光纤。第二光纤形成多个空间上分离的内部线圈。外部和内部线圈较佳地安排成同心的一对，以形成多个传感器段。设置多个分隔器，使分隔器位于连续的传感器段之间。分隔器这样形成，它引导位于连续传感器段之间的外部和内部光纤，使传感器段之间的物理参数的改变在由外部和内部光纤引导的光信号之间不产生相位差。第一光耦合器将光信号提供给外部和内部光纤。外部和内部线圈较佳地设置以暴露于参数，这样，每个传感器段参数的变化在外线圈和相应外线圈的光信号之间产生相应的相位变化。在传感器段暴露于参数之后，第二光耦合器组合了外部和内部光纤的信号。

传感器机械支承件可以是连续的柔性材料(例如尼龙、聚碳酸酯塑料)的棒，它成型以提供所需的支承件和声灵敏度的空间分布。传感器机械支承件可以是链型结构，其中，弯曲局限于柔性接头，接头连接提供特定声灵敏度的刚性部分。

声灵敏度可对传感器上的某个位置作修正，即控制该位置绕在传感器上的光纤量，和/或通过形成较大或较小地响应于声信号的机械支承件。

通过参照附图探讨以下对较佳实施例的描述，可以对本发明的目的及其结构和操作方法有更多更完整的了解。

图1表示根据本发明的光纤水听器；

图2表示一对水听器段，它可以包括在由分隔器连接的图1所示的光纤水听器内；

图3是一个截面图，它表示绕在内外心轴上的光纤，心轴可以包括在图1所示的水听器段内，并表示用光纤形成干涉计；

图4是表示光纤干涉计基本结构的示意图，干涉计可以包括在根据本发明的光纤水听器内；

图5是外心轴的仰视图，它可以包括在图1-3所示的水听器段内；

图6是一个放大的截面图，它表示图5所示外心轴的一个端部；

图7是图3所示内心轴的截面图；

图8是图7所示内心轴的仰视图；

图9是分隔器的侧仰视图，它可以包括在图1和图2所示的装置内；

图10是一个透视图，它表示沿着分隔器在连续的段之间形成通路的光纤；

图11是图10所示装置的展开图，它表示光纤穿过心轴上一个凸缘内所形成的狭缝；

图12是一个透视图，它表示光纤在连续的段之间形成通路的另一种设置；以及

图13是图12所示装置一个部分的展开图，它表示内外光纤穿过一对同心心轴上形成的端缘内的狭缝。

本发明涉及一种延伸的光纤水听器，它包括空间上分布的干涉计。其中所述的特定实施例作为如何可以实现本发明的实例。本发明的范围不应理解为局限于其中所述的特定结构和方法。

如图1所示，根据本发明的光纤水听器30包括多个光纤水听器段32-35。光纤水听器段32-35最好基本上相同。因此，对任何一个光纤水听器段32-35所述的任何结构特征，均包含在所有的光纤水听器段32-35内。