[发明专利]潜艇用光纤激光加速度传感器及其制作方法和工作方法

说明书

本发明公开了一种潜艇用光纤激光加速度传感器，属于机械振动测试技术领域。它包括中部设有纵向通孔的质量块，穿过所述纵向通孔的光纤激光器，位于所述纵向通孔内部且将所述光纤激光器的有源部分完全覆盖的套管，位于所述套管两端且位于所述纵向通孔内部的毛细镍管，和与质量块下端连接的底座，所述套管和毛细镍管均套在光纤激光器上，所述底座侧部设有圆形通孔，底座中部设有与所述圆形通孔连通的开口槽，所述光纤激光器一端穿过所述纵向通孔并从质量块上端穿出，另一端穿过所述开口槽并从所述圆形通孔穿出。本发明可保证加速度传感器阵列各阵元性能的一致性。本发明还涉及这种潜艇用光纤激光加速度传感器的制作方法和工作方法。

技术领域

本发明属于机械振动测试技术领域，具体涉及一种基于光纤激光器技术的光纤激光加速度传感器的结构，更具体的说是一种潜艇用光纤激光加速度传感器。本发明还涉及这种潜艇用光纤激光加速度传感器的制作方法和工作方法。

背景技术

目前，人们通过在艇内各主要噪声源设备、主要传递路径和内外壳体上布置压电型加速度传感器，全面监测艇内源和路径振动，并将壳体振动作为数据输入直接计算外场辐射噪声的全艇噪声在线监测系统已经取得了较大突破，但是存在缆线多、体积大、重量重、成本高、维修难度较大等问题，限制了监测系统规模的进一步扩大。

DFB光纤激光器是在一段掺杂稀土元素的光纤上刻入一个相移区域的长度为λ/4的相移光栅形成的一个光纤激光器，其中λ为出射激光中心波长。当该激光器受到加速度激励作用产生应变时，光纤光栅的周期发生改变，从而引起激光器出射波长的漂移，该波长的漂移即对应于外界加速度的变化，而光的波长在光纤传输中是不变的，因此基于DFB光纤激光器的水听器就不受诸如光源起伏、光损耗、探测器老化等因素的影响，使传感系统更加稳定和可靠。同时该加速度传感器具有灵敏度高、动态范围大、抗电磁干扰以及易于复用成阵等优势。

但是，现有的DFB光纤激光加速度传感器的工作频带较窄，且主要集中在500Hz以下的低频段，虽然能满足潜艇噪声监测系统等中低频探测领域的要求，但在机电、航空航天等高频振动领域的应用受到了极大地限制；而当DFB光纤激光加速度传感器的工作频带向高频拓宽以后，很难获得较为平坦的频响性能；此外，在构建DFB光纤激光加速度传感器时，如何保证加速度传感器阵列各阵元性能的一致性也是存在的主要工艺问题。

发明内容

本发明的第一目的是为了克服背景技术的不足之处，而提供一种潜艇用光纤激光加速度传感器，能够拓宽DFB光纤激光加速度传感器的工作频带并改善其频响特性。

本发明的第二目的是为了克服背景技术的不足之处，而提供一种制作潜艇用光纤激光加速度传感器的方法，能够拓宽DFB光纤激光加速度传感器的工作频带并改善其频响特性，并完善DFB光纤激光水听器阵元的封装工艺，以利于保证成阵时各阵元性能的一致性。

本发明的第三目的是为了克服背景技术的不足之处，而提供一种潜艇用光纤激光加速度传感器的工作方法，完善DFB光纤激光水听器阵元的封装工艺，以利于保证成阵时各阵元性能的一致性。

为了实现上述第一目的，本发明的技术方案为：潜艇用光纤激光加速度传感器，其特征在于：包括中部设有纵向通孔的质量块，穿过所述纵向通孔的光纤激光器，位于所述纵向通孔内部且将所述光纤激光器的有源部分完全覆盖的套管，位于所述套管两端且位于所述纵向通孔内部的毛细镍管，和与质量块下端连接的底座，所述套管和毛细镍管均套在光纤激光器上，所述底座侧部设有圆形通孔，底座中部设有与所述圆形通孔连通的开口槽，所述光纤激光器一端穿过所述纵向通孔并从质量块上端穿出，另一端穿过所述开口槽并从所述圆形通孔穿出。

在上述技术方案中，所述毛细镍管通过金属焊接或环氧树脂胶与光纤激光器的光栅区外侧固定连接。