[实用新型]无膜片全光纤拾音器传感探头、传感探头组

说明书

技术领域

本实用新型属于光纤拾音器技术领域，具体涉及无膜片全光纤拾音器的传感探头、传感探头组。

背景技术

光纤拾音器是一种将光纤传感应用于声音探测的设备，具有光纤传感的一系列优势，如抗电磁干扰、耐腐蚀、安全可靠、结构简单等。同时，它还具有体积小、灵敏度高、隐蔽性强等特点，而且其测量动态范围广、音质好。因此，光纤拾音器及其变形器件备受研究者们的青睐。

在先技术一介绍了一种反射式光纤麦克风传感探头。该探头是采用简单的强度解调方式，精度有限。而且，声音的再现效果很大程度上取决于弹片的质量以及弹片与多模光纤的位置。因此，其制作过程的要求会非常严格。此外，该传感头只能单独使用，无法进行串并联。参照：ZhangHongju，YaoShengli，MiLei,Theoreticalanalysisofsensingprobeinfiber microphone，JournalofAppliedOptics，2008，Vol.29,No.5，pp812-814。

在先技术二提出了一种基于MZ干涉仪的全光纤麦克风，将膜片的振动转换为光路相位的调制，解调精度提高。但是，与上述先技术一类似，声音的效果取决于膜片的质量和位置。并且，无法实现多个麦克风的串并联，大大限制了光纤拾音器的应用范围。参照：WuDongfang，JiaBo，TheoreticalandExperimentalResearchofAllFiberMicrophoneBasedonM-ZInterferometer，CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORS，2007，Vol.20,No.7，pp1528-1530。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：现有的光纤拾音器传感探头对膜片质量依赖性强，制作工艺复杂、制作要求严格，成本高，并且难于实现对传感探头的串并联。

为解决上述技术问题，本实用新型的一种无膜片全光纤拾音器传感探头，包括传感部件，所述传感部件为光纤轴，光纤轴由轴体、光纤和对声音产生形变的声音敏感材料组成，光纤有输入端和输出端，声音敏感材料附于轴体外表面，光纤缠绕于声音敏感材料上。

声音敏感材料是一类对声音敏感的材料，在声音作用下，其会发生形变，进而引起缠绕在其外部的光纤被拉伸。此为现有材料。

本实用新型一种无膜片全光纤拾音器传感探头的工作原理为：

传感探头置于声音环境中，在声音的作用下，附在光纤轴轴体上的声音敏感材料发生形变，从而使得缠绕在声音敏感材料上的光纤被拉伸。光纤拉伸时，其纤芯的折射率会发生变化，从而引起光纤中光脉冲的相位变化。外部的解调系统解调出无膜片全光纤拾音器传感探头处的相位-时间变化，从而获得该处的声音信息。详细原理如下：

将所述无膜片全光纤拾音器传感探头置于所需探测的环境中，声音敏感材料在声音的作用下发生形变，该形变引起声音敏感材料外部光纤的变化。光纤内注入的光为窄线宽相干光脉冲，其相位对应变、温度等非常灵敏。应变会通过改变折射率和光纤长度引起光程的变化ΔL，记作：

nl-n0l0＝ΔL

其中，n0和n分别是变化前后的折射率，l0和l则为变化前后的光纤长度，ΔL为光程的变化。

而相位的变化可以按照如下公式进行计算：

其中，是相位变化，λ是光在真空中的波长。可以看出，光程的变化ΔL在um量级时，即可以产生几个λ的相位差，系统非常灵敏。解调系统解调出探头处的相位-时间变化，就可以获得该处的声音信息。

进一步地，为了使得本实用新型的光纤轴上的声音敏感材料、光纤、轴体在使用中受到更好的保护，延长本实用新型产品的寿命，本实用新型还包括防护外壳和底座，所述光纤轴置于底座上，防护外壳设于光纤轴外部，所述防护外壳上设有声孔。

进一步地，所述底座包括光纤轴底座、输入端光纤底座和输出端光纤底座，其中输入端光纤底座和输出端光纤底座分别设有光纤槽，所述防护外壳由光纤轴外壳、左翼外壳和右翼外壳组成，光纤轴外壳、左翼外壳和右翼外壳分别罩在光纤轴底座、输入端光纤底座和输出端光纤底座外部，所述光纤轴置于所述光纤轴底座上，所述声孔设于光纤轴外壳上，为了使得所述光纤在本实用新型的全光纤拾音器传感头中位置固定，所述光纤输入端与输出端分别通过紧固件固定在所述底座的对应光纤槽中。

再进一步地，本实用新型中所述声孔位于所述光纤轴外壳的侧面和/或上面，用于收集声音信号。

进一步地，本实用新型中所述轴体为柱形。