CN100507475C - 一种静压自补偿光纤光栅水听器 - Google Patents
一种静压自补偿光纤光栅水听器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及光纤传感器技术领域，公开了一种静压自补偿光纤光栅水听器，该光纤光栅水听器的主体为一具有轴向对称结构圆柱型支撑筒10，该光纤光栅水听器包括：安装在支撑筒10内部中轴线处的光纤光栅20，用于测量水声；分别安装在光纤光栅20两端的第一活塞21和第二活塞22，用于将水声压传递给光纤光栅20；分别开在支撑筒10两端部中央轴向的第一光纤孔13和第二光纤孔14，用于引出光纤光栅20的尾纤。利用本发明，在保证光纤光栅水听器的高灵敏度的同时提高了光纤光栅水听器耐静水压的能力。
Description
技术领域
本发明涉及光纤传感器技术领域，尤其涉及一种静压自补偿光纤光栅水听器。
背景技术
光纤传感器与对应的常规传感器相比，在灵敏度、动态范围、可靠性等方面也具有明显的优势，在国防、军事应用领域显得尤为突出，被许多国家列为重点发展的国防技术。
光纤水听器是利用光纤的传光特性以及它与周围环境相互作用产生的种种调制效应，探测液体中压力、声音等信号的仪器。它与传统的压电类传感器相比，有以下主要优势：频带宽、声压灵敏度高、不受电磁干扰、重量轻、可设计成任意形状，以及兼具信息传感及光信息传输于一身等优点。
鉴于光纤水听器的如上技术优势，可满足各发达国家在石油、军事等领域的要求，目前已经在此方面积极展开研究。
在常见的强度调制型、数字式、光纤光栅式光纤水听器中，光纤光栅式水听器是目前的主要研究方向。
傅海威和傅君眉等人报道了一种光纤光栅压力传感器，是采用在将光纤光栅的一端粘接在线形膜片上进行增敏的办法，通过圆膜片在法线方向的位移来带动光纤光栅产生应变，从而检测压强。这样制作的光纤压强传感器要求预应力粘接光纤，并且采用点式粘接，工艺复杂，线性膜片较薄，对于大压强难于测量，并且对于温度的变化较为敏感，同时，抵抗静水压力的能力也比较差。
因此，如何在保证较高的压力测量灵敏度的同时提高耐静水压的能力，是光纤水听器大规模应用必需解决的重要技术之一。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种静压自补偿光纤光栅水听器，以在保证光纤光栅水听器的高灵敏度的同时提高光纤光栅水听器耐静水压的能力。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种静压自补偿光纤光栅水听器，该光纤光栅水听器的主体为一具有轴向对称结构圆柱型支撑筒10，该光纤光栅水听器包括：
安装在支撑筒10内部中轴线处的光纤光栅20，用于测量水声；
分别安装在光纤光栅20两端的第一活塞21和第二活塞22，用于将水声压传递给光纤光栅20；
分别开在支撑筒10两端部中央轴向的第一光纤孔13和第二光纤孔14，用于引出光纤光栅20的尾纤；
支撑筒(10)的两端分别沿支撑筒(10)的径向开有第一进水孔(11)和第二进水孔(12)，第一进水孔(11)与第一光纤孔(13)相交并连通，第二进水孔(12)与第二光纤孔(14)相交并连通，用于引入平衡静压的水。
所述支撑筒10侧壁轴向中部开有轴对称分布的长孔15，用于使水进入支撑筒10内部并作用于第一活塞21和第二活塞22上。
所述第一活塞21和第二活塞22采用粘接的方式与光纤光栅20固定连接，并带动光纤光栅20在支撑筒10内部沿轴向移动。
所述光纤光栅20的尾纤在支撑筒10外部第一光纤孔13和第二光纤孔14处粘接固定。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、体积小。通过管式聚合物弹性体封装的方法，可以使光纤光栅水听器的体积很大程度上减小。在本技术方案中，支撑筒的外径可以小于10mm。
2、耐静水压。通过第一进水孔11和第二进水孔12将静水压引入第一活塞21和第二活塞22的另一面，以平衡静压，提高了水听器的耐静压能力。
附图说明
图1为本发明提供的静压自补偿光纤光栅水听器的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，图1为本发明提供的静压自补偿光纤光栅水听器的结构示意图，该光纤光栅水听器的主体为一具有轴向对称结构的圆柱型支撑筒10，该光纤光栅水听器包括：安装在支撑筒10内部中轴线处的光纤光栅20，用于测量水声；分别安装在光纤光栅20两端的第一活塞21和第二活塞22，用于将水声压传递给光纤光栅20；分别开在支撑筒10两端部中央轴向的第一光纤孔13和第二光纤孔14，用于引出光纤光栅20的尾纤。
所述支撑筒10侧壁轴向中部开有轴对称分布的长孔15，用于使水进入支撑筒10内部并作用于第一活塞21和第二活塞22上。
所述第一活塞21和第二活塞22采用粘接的方式与光纤光栅20固定连接，并带动光纤光栅20在支撑筒10内部沿轴向移动。
当本发明提供的这种光纤光栅水听器置于水(或其他液体)中时，水(或其他液体)从长孔15进入并作用在第一活塞21和第二活塞22上，使第一活塞21和第二活塞22分别向支撑筒10的两端移动。由于光纤光栅20固定在第一活塞21和第二活塞22上，从而被第一活塞21和第二活塞22带向支撑筒10端部的方向产生位移，在光纤光栅轴向产生应变。对于光纤光栅20，其反射波长的变化量与所受应变成正比，故通过检测波长的变化量可以得到外界压强的大小。
所述支撑筒10的两端分别沿支撑筒10的径向开有第一进水孔11和第二进水孔12，第一进水孔11与第一光纤孔13相交并连通，第二进水孔12与第二光纤孔14相交并连通，用于引入平衡静压的水。
当本发明提供的这种光纤光栅水听器置于水中不同深度时，水都可以通过第一进水孔11、第一光纤孔13和第二进水孔12、第二光纤孔14分别进入支撑筒10内部第一活塞21和第二活塞22的另一面，与从长孔15进入光栅水听器内部的水进行静压平衡。从而抵消静压的影响，使水听器可以工作在不同的深度。
所述光纤光栅20的尾纤在支撑筒10外部第一光纤孔13和第二光纤孔14处粘接固定，以防止外部对光纤光栅20的作用力对水听器造成的负面影响，这种负面影响比如改变了第一活塞21和第二活塞22的位置等。
同时，可以通过调节支撑筒10的外径，第一活塞21和第二活塞22的刚度等参数来调节光纤光栅水听器的灵敏度。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1、一种静压自补偿光纤光栅水听器，其特征在于，该光纤光栅水听器的主体为一具有轴向对称结构的圆柱型支撑筒(10)，该光纤光栅水听器包括：
安装在支撑筒(10)内部中轴线处的光纤光栅(20)，用于测量水声；
分别安装在光纤光栅(20)两端的第一活塞(21)和第二活塞(22)，用于将水声压传递给光纤光栅(20)；
分别开在支撑筒(10)两端部中央轴向的第一光纤孔(13)和第二光纤孔(14)，用于引出光纤光栅(20)的尾纤；
支撑筒(10)的两端分别沿支撑筒(10)的径向开有第一进水孔(11)和第二进水孔(12)，第一进水孔(11)与第一光纤孔(13)相交并连通，第二进水孔(12)与第二光纤孔(14)相交并连通，用于引入平衡静压的水。
2、根据权利要求1所述的静压自补偿光纤光栅水听器，其特征在于，所述支撑筒(10)侧壁轴向中部开有轴对称分布的长孔(15)，用于使水进入支撑筒(10)内部并作用于第一活塞(21)和第二活塞(22)上。
3、根据权利要求1所述的静压自补偿光纤光栅水听器，其特征在于，所述第一活塞(21)和第二活塞(22)采用粘接的方式与光纤光栅(20)固定连接，并带动光纤光栅(20)在支撑筒(10)内部沿轴向移动。
4、根据权利要求1所述的静压自补偿光纤光栅水听器，其特征在于，所述光纤光栅(20)的尾纤在支撑筒(10)外部第一光纤孔(13)和第二光纤孔(14)处粘接固定。
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