CN115096425A - 光纤水听器 - Google Patents

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CN115096425A CN202210524858.2A CN202210524858A CN115096425A CN 115096425 A CN115096425 A CN 115096425A CN 202210524858 A CN202210524858 A CN 202210524858A CN 115096425 A CN115096425 A CN 115096425A
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王付印
陈虎
伍惟骏
熊水东
姚琼
侯庆凯
曹春燕
马燕新
朱敏
朱小谦
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Abstract

本发明涉及光纤传感以及水下声信号探测领域，公开了一种光纤水听器，该光纤水听器中设置第一端盖组件和第二端盖组件使得外筒、内筒和内舱筒形成由外到内依次嵌套的结构，光学器件设置在密封的内舱筒中，第一光纤、第二光纤分别缠绕在外筒的外周壁以及内筒的外周壁上且各自的两端穿入内舱筒中，第一光纤的两端分别和第一法拉第镜、耦合器的输入端熔接，第二光纤的两端分别和第二法拉第镜、耦合器的输入端熔接，使得光纤水听器在具有较小长度的同时兼具灵敏度高、耐压能力强以及可靠性高的优点。

Description

光纤水听器
技术领域
本发明涉及光纤传感以及水下声信号探测领域，具体地涉及一种光纤水听器。
背景技术
光纤水听器在诸多领域都得到了应用，装备形态包括岸基固定阵、拖曳阵和潜标等，相关应用主要集中在2500米浅的海域。近些年，随着技术的发展和需求的驱动，深海特殊的环境如高静水压、低噪声和应用上的极难维护，对应用于深海的光纤水听器提出了极高的要求，为进一步提高灵敏度，现有技术通过在传感器外壁架设多个骨架来增加其耐压程度，从而减小传感器外壁的厚度，提高灵敏度，但由于传感器壁较薄，材料会先于几何产生屈服，导致耐压能力难以进一步增加；或者，通过在芯轴弹性筒外增加外套筒屏蔽静水压的方式降低高静水压对弹性筒的影响，但该方法仅使用光纤干涉仪的一个干涉臂进行传感，且外套筒同时对声信号也会产生屏蔽效果，导致高压下也难以获得较高的灵敏度。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种光纤水听器，该光纤水听器具有耐压能力强、灵敏度高以及可靠性高的优点。
为了实现上述目的，本发明提供一种光纤水听器，该光纤水听器包括：
筒组件，筒组件包括外筒、内筒和内舱筒，内筒设置在外筒的内腔中，外筒和内筒之间形成空气腔，内舱筒设置在内筒的内腔中；
连接组件，连接组件包括第一端盖组件和第二端盖组件，第一端盖组件嵌设在内筒的周壁上并封堵内舱筒的前端，第二端盖组件盖设在外筒上并封堵内舱筒的后端；
光纤组件，光纤组件包括缠绕在外筒的外周壁上的第一光纤和缠绕在内筒的外周壁上的第二光纤，第一光纤和第二光纤各自的两端均穿过第一端盖组件伸入内舱筒的第三内腔中；
光学器件，光学器件包括均固定在第三内腔中的第一法拉第旋镜、第二法拉第旋镜和耦合器，第一光纤的第一端和第一法拉第旋镜熔接，第一光纤的第二端和耦合器的输入端熔接；第二光纤的第一端和第二法拉第旋镜熔接，第二光纤的第二端和耦合器的输入端熔接。
在本发明的实施例中，第一端盖组件包括第一端盖和第一端盖支架，第一端盖的前端形成前凸台，第一端盖支架套设在前凸台上并嵌设在内筒的周壁上，第一端盖的后端形成有用于封堵内舱筒的前端的第一封堵部。
在本发明的实施例中，第一端盖支架形成有径向伸出的卡爪，内筒的周壁上形成有与卡爪对齐的卡槽。
在本发明的实施例中，第一端盖上形成有用于分别供第一光纤、第二光纤穿过的第一穿纤通道和第二穿纤通道。
在本发明的实施例中，第二端盖组件包括第二端盖和第二端盖组件，第二端盖的后端形成后凸台，第二端盖支架套设在后凸台上并盖设在内筒、外筒的后端，第二端盖的前端形成有用于封堵内舱筒后端的第二封堵部。
在本发明的实施例中，第一光纤缠绕在外筒外周壁上的长度和第二光纤缠绕在内筒外周壁上的长度均不少于50m。
在本发明的实施例中，内筒的内径不小于18mm。
在本发明的实施例中，内筒和外筒的最小壁厚不小于1.5mm，内舱筒的最小壁厚不小于1mm。
在本发明的实施例中，第一光纤、第二光纤的最小弯曲半径均小于内舱筒的内半径。
在本发明的实施例中，内舱筒和内筒之间形成有环形腔，环形腔的径向宽度不小于1mm。
通过上述技术方案，设置第一端盖组件和第二端盖组件使得外筒、内筒和内舱筒形成由外到内依次嵌套的结构，光学器件设置在密封的内舱筒中，第一光纤、第二光纤分别缠绕在外筒的外周壁以及内筒的外周壁上且各自的两端穿入内舱筒中，第一光纤的两端分别和第一法拉第镜、耦合器的输入端熔接，第二光纤的两端分别和第二法拉第镜、耦合器的输入端熔接，使得光纤水听器在具有较小长度的同时兼具灵敏度高、耐压能力强以及可靠性高的优点。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明实施例中光纤水听器剖面结构示意图；
图2是本发明实施例中光纤水听器第一视角结构示意图；
图3是本发明实施例中光纤水听器第二视角结构示意图；
图4是本发明实施例中第一端盖轴侧视角结构示意图；
图5是本发明实施例中第一端盖剖面结构示意图；
图6是本发明实施例中第一端盖支架结构示意图；
图7是本发明实施例中第二端盖剖面结构示意图；
图8是本发明实施例中第二端盖支架结构示意图；
图9是本发明实施例中声压相移灵敏度频响曲线。
附图标记说明
1 外筒 2 内筒
201 卡槽 3 内舱筒
4 空气腔 5 第一端盖组件
501 第一端盖 5011 前凸台
5012 第一封堵部 5013 第一穿纤通道
5014 第二穿纤通道 5015 第一支道
5016 第二支道 5017 第一径向密封槽
502 第一端盖支架 5021 卡爪
5022 第一圆环部 5023 第一间隙
6 第二端盖组件 601 第二端盖
6011 后凸台 6012 第二封堵部
6013 第二径向密封槽 6014 通气孔道
6015 光纤护套接口 6016 第三穿纤通道
602 第二端盖支架 6021 第二圆环部
6022 第三圆环部 6023 第二间隙
6024 环壁 7 光纤组件
701 第一光纤 7011 第一光纤环
702 第二光纤 7021 第二光纤环
8 光学器件 801 第一法拉第镜
802 第二法拉第镜 803 耦合器
9 加强肋 10 第一密封圈
11 第二密封圈
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明的实施例中提供一种新型的光纤水听器，该光纤水听器适用于深海领域，如图1-8所示，该光纤水听器包括筒组件、连接组件、光纤组件7和光学器件8，具体地，筒组件包括外筒1、内筒2和内舱筒3，内筒2设置在外筒1的内腔中，外筒1和内筒2之间形成空气腔4(该空气腔4呈密封状态)，内舱筒3设置在内筒2的内腔中，该种层叠套合的设置方式有利于缩短光纤水听器的整体长度；连接组件包括第一端盖组件5和第二端盖组件6，第一端盖组件5嵌设在内筒2的周壁上并封堵内舱筒3的前端，第二端盖组件6盖设在外筒1上并封堵内舱筒3的后端，以对内舱筒3形成密封，避免海水进入内舱筒3中；光纤组件7包括缠绕在外筒1的外周壁上的第一光纤701和缠绕在内筒2的外周壁上的第二光纤702，第一光纤701和第二光纤702各自的两端均穿过第一端盖组件5伸入内舱筒3的内腔中，第一光纤701以一定的预张力缠绕在外筒1的外周壁上的形成第一光纤环7011(第一光纤环7011仅包括第一光纤701处于缠绕状态的部分)，第二光纤702以一定的预张力缠绕在内筒2的外周壁上的形成第二光纤环7021(第二光纤环7021仅包括第二光纤702处于缠绕状态的部分)，内筒2和外筒1为芯轴结构，以空气腔4中的空气作为间隙背衬形成推挽输出结构；光学器件8包括均固定在内舱筒3的内腔中的第一法拉第镜801、第二法拉第镜802和耦合器803，第一法拉第镜801、第二法拉第镜802和耦合器803均通过胶粘的方式固定在内舱筒3的内腔中，避免光纤水听器在受到外界扰动时上述三者发生振动状态的改变，减小了光纤扰动对光纤水听器的影响，提高了光纤水听器响应的稳定性，降低了光纤水听器的噪声，第一光纤701的第一端穿过第一端盖组件5和第一法拉第镜801熔接，第一光纤701的第二端穿过第一端盖组件5和耦合器803的输入端熔接；第二光纤702的第一端穿过第一端盖组件5和第二法拉第镜802熔接，第二光纤702的第二端穿过第一端盖组件5和耦合器803的输入端熔接，以形成抗偏振衰落的迈克尔逊干涉仪，第一端盖组件5和第二端盖组件6为镂空结构，海水能通过上述镂空结构进入到内舱筒3和内筒2之间，当深海中的声压作用于内筒2和外筒1时，以声压为压缩力为例，导致内筒2在此压缩力作用下半径变大，缠绕的第二光纤环7021的长度变长，而外筒1在此压缩力作用下半径变小，缠绕的第一光纤环7011的长度变短，使得迈克尔逊干涉仪检出的变化量得到增强，进而有利于获得较高的灵敏度。
具体地，当本实施例中的光纤水听器置于深海声场中时，以某时刻声场处于压缩波状态为例分析其工作状态，内筒2和外筒1之间为空气腔4，缠绕于外筒1、内筒2上的第一光纤环7011、第二光纤环7021在缠绕时都施加了一定的预张力，第一光纤701、第二光纤702处于拉伸状态。外筒1受压时半径减小，对应的第一光纤701总长度变短；内筒2受压时半径增大，对应的第二光纤702总长度变长；外筒1和内筒2上缠绕的第一光纤环7011、第二光纤环7021分别为光纤迈克尔逊干涉仪的两个干涉臂，以内筒2缠绕的干涉仪短臂、外筒1缠绕的干涉仪长臂为例，采用窄线宽光检测时，干涉光信号的相位变化量可根据以下公式计算得出：
Figure BDA0003643781570000061
其中，Δφ为干涉光信号的相位变化量，n为纤芯折射率，λ0为入射光波长，δL1为第一光纤环7011的光纤总长度变化量，δL2为第二光纤环7021的光纤总长度变化量。
当第一光纤环7011的光纤长度变短时，δL1为负数；当第二光纤环7021的光纤长度变长时，δL2为正数，可以看出，相较于单臂测量，本实施例中的迈克尔逊干涉仪的双臂测量充分利用了外筒1和内筒2的形变量，实现了推挽输出，有利于获得较高的灵敏度。
此外，现有技术中常用的耦合器803为熔融拉锥型，该种类型的融合器在极高静水压下难以对锥区形成有效、可靠的保护，而法拉第镜采用了空间光耦合，在高静水压下也会面临器件失效问题，为解决上述问题，现有技术虽然也逐步提出一些高耐压的器件样品，但其耐压能力仍有限，且成本高昂，本实施例中光纤水听器的内筒2和外筒1仅缠绕光纤，由于光纤为实心玻璃，其耐压性能得到保证，且第一光纤环7011、第二光纤环7021的尾纤裸露在外部分的距离很短，可以有效避免外界环境(如水流等扰动)对迈克尔逊干涉仪的干涉臂造成影响，降低了低频噪声；进一步地，内筒2、外筒1和内舱筒3均采用高强度的金属材料，如铝合金7075或钛合金TC4等，金属材料具有长期稳定性好、蠕变量小的特点，可使光纤水听器在保持较好的耐压性能的同时获得较高的灵敏度，而通过将耦合器803、第一法拉第镜801以及第二法拉第镜802置于嵌套的可耐高静水压的内舱筒3中，实现光学器件8的单独收纳，能够保护耦合器803和第一法拉第镜801、第二法拉第镜802不受静水压影响，使得光学器件8的耐压问题得到有效解决，即本实施例中的光纤水听器在具有较小长度的同时兼具了灵敏度高、耐压能力强以及可靠性高的优点。
在本发明的一个实施例中，内筒2和外筒1的外周壁上的中间位置均设有加强肋9，加强肋9的数量优选为1个或2个，有利于进一步增强内筒2和外筒1的耐压性能。
在本发明的一个实施例中，第一光纤701的两端分别通过光纤熔接的方式和第一法拉第镜801、耦合器803的输入端连接并在熔接区套设有不锈钢细管进行保护；同理，第二光纤702的两端分别通过光纤熔接的方式和第二法拉第镜802、耦合器803的输入端连接并在熔接区套设有不锈钢细管进行保护。
在本发明的一个实施例中，第一端盖组件5包括第一端盖501和第一端盖支架502，第一端盖501的前端形成前凸台5011，第一端盖支架502套设在前凸台5011上并嵌设在内筒2的周壁上，第一端盖501的后端形成有用于封堵内舱筒3的前端的第一封堵部5012，使得内舱筒3的前端通过第一端盖组件5和内筒2的前端紧密连接在一起，同时避免海水从内舱筒3的前端进入内舱筒3的内腔中。
在本发明的一个实施例中，第一端盖支架502形成有径向伸出的卡爪5021，内筒2的周壁上形成有与卡爪5021对齐的卡槽201。具体地，第一端盖支架502包括第一圆环部5022和自第一圆环部5022径向向外伸出的多个卡爪5021，多个卡爪5021沿第一圆环部5022的周向间隔均匀分布，对应地，内筒2的周壁上有多个卡槽201，卡槽201与卡爪5021在周向上的位置对应，且卡槽201低端面与卡爪5021的前端面平齐，安装时，采用胶粘的方式将卡爪5021固定在内筒2的内周壁上，以实现第一端盖支架502和内筒2的紧密连接，第一光纤701和第二光纤702的尾纤经过卡槽201、卡爪5021和第一圆环部5022再分别途经第一穿纤通道5013和第二穿纤通道5014进入内舱筒3中，且经过卡槽201、卡爪5021和第一圆环部5022的第一光纤701和第二光纤702均被用胶水固定在卡槽201、卡爪5021和第一圆环部5022的表面，以避免出现悬空光纤，即避免增加除第一光纤环7011、第二光纤环7021以外裸露在内舱筒3外部的光纤长度，进而有利于降低低频噪声；进一步地，内舱筒3的外周壁和内筒2的内周壁之间形成有环形腔，相邻卡爪5021之间形成有与内舱筒3的内腔连通的第一空隙，以便海水穿过该第一间隙5023进入环形腔中。
在本发明的一个实施例中，第一端盖501上形成有用于分别供第一光纤701、第二光纤702穿过的第一穿纤通道5013和第二穿纤通道5014，第一穿纤通道5013和第二穿纤通道5014的入口端均设置在前凸台5011上，使得第一光纤环7011、第二光纤环7021各自的第一端和第二端均穿过第一端盖501进入到内舱筒3的内腔中，并将第一光纤701和第二光纤702上多余的尾纤收纳到内舱筒3的内腔中。
进一步地，第一穿纤通道5013和第二穿纤通道5014均包括相互连通第一支道5015和第二支道5016，第一支道5015处于远离内舱筒3的内腔的一端且第一支道5015的内径大于第二支道5016的内径，本实施例中第二支道5016的内径宽度仅能容纳两段光纤轴向穿过，有利于降低解决光纤水听器在高压环境下密封问题的难度，具体地，第一光纤701、第二光纤702各自的两端在收纳到内舱筒3的内腔中以后向第一支道5015中滴入胶水以实现密封，本实施例中的胶水优选为353ND环氧树脂胶水。
在本发明的一个实施例中，第二端盖组件6包括第二端盖601和第二端盖组件6，第二端盖601的后端形成后凸台6011，第二端盖支架602套设在后凸台6011上并盖设在内筒2、外筒1的后端，第二端盖601的前端形成有用于封堵内舱筒3后端的第二封堵部6012，使得内舱筒3的后端通过第二端盖组件6和内筒2的后端紧密连接在一起，同时避免海水从内舱筒3的后端进入内舱筒3的内腔中。第二端盖支架602包括套设在后凸台6011上的第二圆环部6021和第三圆环部6022，第二圆环部6021实现了第二端盖支架602和第二端盖601的紧密连接，第三圆环部6022位于第二圆环部6021的外围并抵靠在内筒2、外筒1的后端面上，第二圆环部6021和第三圆环部6022之间形成有第二间隙6023，以便海水穿过该第二间隙6023进入内舱筒3的外周壁和内筒2的内周壁之间的环形腔中；第三圆环部6022的外周形成有与其垂直的环壁6024，该环壁6024套设在外筒1的外周壁上，实现了第二端盖支架602和外筒1的紧密连接，本实施例中的光纤水听器通过第一端盖组件5和第二端盖组件6实现了内舱筒3、内筒2、外筒1由内到外的嵌套设置，有利于缩短光纤水听器的整体长度，进而避免该光纤水听器在阵列应用中受弯曲而受到损坏。
进一步地，第二端盖601上还设有通气孔道6014，用于在安装第一端盖501或第二端盖601时进行通气，提升第一端盖501或第二端盖601的安装便利性，第一端盖501和第二端盖601安装完成后在该通气孔道6014中设置螺钉和高强度环氧胶水，以对该通气孔道6014进行密封。
进一步地，本实施例中耦合器803包括耦合封装区和耦合器尾纤8031，耦合器尾纤8031有四根(耦合封装区的两端分别有两根)，其中两根通过第三穿纤通道6016穿出和外部器件连接，另外两根分别和第一光纤701、第二光纤702各自的一端熔接。耦合器尾纤8031自第三穿纤通道6016穿出以后向第三穿纤通道6016中滴入胶水以实现密封，本实施例中的胶水优选为353ND环氧树脂胶水。此外，第三穿纤通道6016的后端设有光纤护套接口6015，为了对穿出第三穿纤通道6016的耦合器尾纤8031进行保护，光纤传感器还包括套设在耦合器尾纤8031外周的光纤护套，该光纤护套位于光纤护套接口6015中并与光纤护套接口6015的尺寸一致，光纤护套和光纤护套接口6015通过胶水固定在一起。
进一步地，第一封堵部5012伸入内舱筒3的内腔中对内舱筒3的前端进行封堵，且第一封堵部5012上形成有第一径向密封槽5017，第一径向密封槽5017设有第一密封圈10；第二封堵部6012伸入内舱筒3的内腔中对内舱筒3的后端进行封堵，且第二封堵部6012上形成有第二径向密封槽6013，第二径向密封槽6013设有第二密封圈11，用于增强内舱筒3在高静水压下的径向密封。
在本发明的一个实施例中，第一光纤701缠绕在外筒1外周壁上的长度和第二光纤702缠绕在内筒2外周壁上的长度均不少于50m。由于第一光纤环7011和第二光纤环7021的光纤总长度越长，外筒1和内筒2受压时，第一光纤环7011和第二光纤环7021的光纤总长度变化量越大，进而使得光纤水听器越灵敏，本实施例中光纤水听器为在深海领域获得足够的灵敏度，进一步将第一光纤701缠绕在外筒1外周壁上的长度和第二光纤702缠绕在内筒2外周壁上的长度优选为50m-300m。
在本发明的一个实施例中，内筒2的内径不小于18mm。
第一光纤701、第二光纤702在生产过程中会不可避免地会产生一定的裂纹，这些裂纹的生长速度与第一光纤701、第二光纤702的使用状态相关联，当第一光纤701、第二光纤702弯曲时，受预张力和弯曲应力的影响，第一光纤701、第二光纤702的裂纹会加速生长而导致第一光纤环7011、第二光纤环7021的使用寿命受到影响，进而影响光纤水听器的使用寿命。
第一光纤701、第二光纤702弯曲时产生弯曲应力会附加在第一光纤701、第二光纤702上，由光纤弯曲引起的应力大小可由以下公式计算得出：
Figure BDA0003643781570000111
其中，σ为应力，E为光纤杨氏模量，r为光纤半径，R为弯曲半径，Cth为光纤涂层的厚度，可以看出，随着弯曲半径的增加，第一光纤701、第二光纤702弯曲时附加的应力急剧减小。
此外，第一光纤701、第二光纤702基于玻璃材质，其特点为抗拉而不抗弯，当第一光纤701、第二光纤702使用时的弯曲半径小于最小弯曲半径时，除了光学损耗急剧增加外，第一光纤701、第二光纤702的机械性能也急剧恶化甚至会造成断裂。本实施例中外筒1的外径为第一光纤701的弯曲半径的数倍，内筒2的外径均为第二光纤702的弯曲半径的数倍，内筒2的内径不小于18mm，则意味着内筒2的外径以及外筒1的外径均大于18mm，使得本实施例中内筒2、外筒1相对于现有技术光纤水听器的内筒2、外筒1属于大半径芯轴圆柱筒，第一光纤701、第二光纤702分别缠绕在外筒1和内筒2上时有利于降低第一光纤环7011、第二光纤环7021的插入损耗，有助于获得更高的可靠性，能够确保第一光纤环7011、第二光纤环7021在张力弯曲下的使用寿命。
在本发明的一个实施例中，内筒2和外筒1的最小壁厚不小于1.5mm，内舱筒3的最小壁厚不小于1mm，以保证内筒2、外筒1以及内舱筒3耐压性能，上述内筒2和外筒1的壁厚范围还使得本实施例中内筒2、外筒1相对于现有技术中内筒2、外筒1为大壁厚结构，能够确保内筒2、外筒1材料的强度破坏先于失稳屈服发生，以保证本实施例中的光纤水听器保证耐高静水压的同时获得较高的灵敏度。
在本发明的一个实施例中，第一光纤701、第二光纤702的最小弯曲半径均小于内舱筒3的内半径，以便降低第一光纤701、第二光纤702在内舱筒3中收纤带来的宏弯损耗，进一步地，本实施例中内舱筒3的内半径优选为7mm，内舱筒3的内腔的长度大于耦合器803的长度与第一光纤701、第二光纤702的弯曲半径，以使得内舱筒3的内腔具有足够的空间收纳耦合器803、第一法拉第镜801和第二法拉第镜802。
在本发明的一个实施例中，内舱筒3和内筒2之间形成有环形腔，环形腔的径向宽度不小于1mm，以避免气泡藏于其中而难以排除，影响声学探测性能。
在本发明的实施例中，内筒2、外筒1各自的材料和特征参数(如壁厚、增敏区段长度以及增敏区段数等)可根据实际使用需求再选定，如当光纤水听器工作于20MPa以上的压力环境下时，应优先考虑按强度破环进行设计，以满足耐压容器相关设计要求；当光纤水听器工作于20MPa以下的压力环境下时，应优先考虑按结构失稳进行设计并进行强度校核。
本实施例中的第一光纤701、第二光纤702在熔接过程中进行了光纤长度监测，可以使得第一光纤环7011、第二光纤环7021的长度得到控制，进而对迈克尔逊干涉仪的臂差进行控制，解决了迈克尔逊干涉仪熔接的臂长控制问题，使得光纤水听器还具有可灵活调整臂差的优势。
如图9所示，对上述实施例中的光纤水听器进行66MPa静水压力测试，其声压相移灵敏度为-132.3dB re.rad/μPa，光学插入损耗为3.4dB。
本发明提供的一种光纤水听器，设置第一端盖组件和第二端盖组件使得外筒、内筒和内舱筒形成由外到内依次嵌套的结构，光学器件设置在密封的内舱筒中，第一光纤、第二光纤分别缠绕在外筒的外周壁以及内筒的外周壁上且各自的两端穿入内舱筒中，第一光纤的两端分别和第一法拉第镜、耦合器的输入端熔接，第二光纤的两端分别和第二法拉第镜、耦合器的输入端熔接，使得光纤水听器在具有较小长度的同时兼具灵敏度高、耐压能力强以及可靠性高的优点。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种光纤水听器，其特征在于，所述光纤水听器包括：
筒组件，包括外筒(1)、内筒(2)和内舱筒(3)，所述内筒(2)设置在所述外筒(1)的内腔中，所述外筒(1)和所述内筒(2)之间形成空气腔(4)，所述内舱筒(3)设置在所述内筒(2)的内腔中；
连接组件，包括第一端盖组件(5)和第二端盖组件(6)，所述第一端盖组件(5)嵌设在所述内筒(2)的周壁上并封堵所述内舱筒(3)的前端，所述第二端盖组件(6)盖设在所述外筒(1)上并封堵所述内舱筒(3)的后端；
光纤组件(7)，包括缠绕在所述外筒(1)的外周壁上的第一光纤(701)和缠绕在所述内筒(2)的外周壁上的第二光纤(702)，所述第一光纤(701)和所述第二光纤(702)各自的两端均穿过所述第一端盖组件(5)伸入所述内舱筒(3)的内腔中；
光学器件(8)，包括均固定在所述内舱筒(3)内腔中的第一法拉第镜(801)、第二法拉第镜(802)和耦合器(803)，所述第一光纤(701)的第一端和所述第一法拉第镜(801)熔接，所述第一光纤(701)的第二端和所述耦合器(803)的输入端熔接；所述第二光纤(702)的第一端和所述第二法拉第镜(802)熔接，所述第二光纤(702)的第二端和所述耦合器(803)的输入端熔接。
2.根据权利要求1所述的光纤水听器，其特征在于，所述第一端盖组件(5)包括第一端盖(501)和第一端盖支架(502)，所述第一端盖(501)的前端形成前凸台(5011)，所述第一端盖支架(502)套设在所述前凸台(5011)上并嵌设在所述内筒(2)的周壁上，所述第一端盖(501)的后端形成有用于封堵所述内舱筒(3)的前端的第一封堵部(5012)。
3.根据权利要求2所述的光纤水听器，其特征在于，所述第一端盖支架(502)形成有径向伸出的卡爪(5021)，所述内筒(2)的周壁上形成有与所述卡爪(5021)对齐的卡槽(201)。
4.根据权利要求2所述的光纤水听器，其特征在于，所述第一端盖(501)上形成有用于分别供所述第一光纤(701)、所述第二光纤(702)穿过的第一穿纤通道(5013)和第二穿纤通道(5014)。
5.根据权利要求2所述的光纤水听器，其特征在于，所述第二端盖组件(6)包括第二端盖(601)和第二端盖支架(602)，所述第二端盖(601)的后端形成后凸台(6011)，所述第二端盖支架(602)套设在所述后凸台(6011)上并盖设在所述内筒(2)、所述外筒(1)的后端，所述第二端盖(601)的前端形成有用于封堵所述内舱筒(3)后端的第二封堵部(6012)。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的光纤水听器，其特征在于，所述第一光纤(701)缠绕在所述外筒(1)外周壁上的长度和所述第二光纤(702)缠绕在所述内筒(2)外周壁上的长度均不少于50m。
7.根据权利要求6所述的光纤水听器，其特征在于，所述内筒(2)的内径不小于18mm。
8.根据权利要求7所述的光纤水听器，其特征在于，所述内筒(2)和所述外筒(1)的最小壁厚不小于1.5mm，所述内舱筒(3)的最小壁厚不小于1mm。
9.根据权利要求8所述的光纤水听器，其特征在于，所述第一光纤(701)、所述第二光纤(702)的最小弯曲半径均小于所述内舱筒(3)的内半径。
10.根据权利要求9所述的光纤水听器，其特征在于，所述内舱筒(3)和所述内筒(2)之间形成有环形腔，所述环形腔的径向宽度不小于1mm。
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