[发明专利]一种复用光纤法-珀腔传声器装置

说明书

本发明提供了一种复用光纤法‑珀腔传声器装置，包括：N路单色光源、光纤法‑珀传声器探头阵列、光电探测器阵列、三端口单向导光单元阵列、光纤、光纤法兰阵列、前置调理电路阵列；所述N路单色光源通过光纤分别与对应的三端口单向导光单元的端口I相连接，各光纤法‑珀腔传声器探头通过光纤分别与对应的三端口单向导光单元的端口II相连接，各光电探测器通过光纤分别与对应的三端口单向导光单元端口III相连接，所述光电探测器阵列的输出端还连接有前置调整电路阵列。本发明一种复用光纤法‑珀腔传声器装置结构较为简单、成本较低、易于制作、稳定性好，在声源定位、声场探测、语音识别等方面具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于声传感技术领域，特别涉及一种稳定性好、成本较低、结构简单的复用光纤法－珀腔传声器装置。

背景技术

随着光纤技术，特别是光纤通讯技术的发展，光纤传感技术随之也快速发展起来，从光纤传感器概念提出之出到现在的几十年里，光纤传感技术已在机械、电子仪表、航空航体、石油、化工、食品安全等领域的生产过程自动控制、在线检测、故障诊断等方面得到了广泛的应用。

与传统的各类电传感器相比，光纤传感器具有一些独特的优点灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀、防爆、损耗低、传输距离远等优点。作为光纤传感器件的一个分支，自20世纪60年代起，光纤传声器开始被关注，并得到广泛的研究。光纤传声器是拾取声波信号的一种新型传声器，它利用各种光结构，实现声波对光的参数的调制，通过对光信号的解调，获得声波信号。根据调制的光参数不同，目前光纤传声器主要分为：强度调制型、波长调制型、相位调制型、以及偏振调制型。

在各种原理的光纤传声器器中，基于相位调制的光纤法－珀腔传声器因结构简单、灵敏度高、采用单色光作为工作光时解调方法简单而被广泛研究。但是，现有结构的光纤法－珀腔传声器也存在缺点。光纤法-珀腔传声器是基于高灵敏光学干涉检测方法，这使它具有高灵敏度，然而这也导致它的稳定性差，其原因是光纤法-珀腔传声器易受到外界的影响，当外界的影响使光纤法-珀腔的长度发生八分之一光波长的变化时，如对于1552nm的光，其变化达到194nm时，光纤法-珀腔传声器将会从最灵敏变到失效，这极大的限制了它的实际应用。

影响光纤法-珀腔传声器的稳定性的主要因素有环境温度，特别是针对采用单色光源，利用强度解调的光纤法-珀腔传声器，其输出信号对温度十分敏感，究其原因，是因为光纤法-珀腔的腔长会随温度变化而发生变化，从而导致干涉光谱发生漂移。

影响光纤法-珀腔传声器的稳定性的主要因素还有外力作用。在现有光纤法-珀腔传声器探头结构中，一般都采用振膜作为法-珀腔的一个反光面，它直接固定在外结构上；光纤端面作为另一个反光面，该光纤由另一结构体固定，通常该结构体一部分固定于外结构内部，另一部分会在外结构之外。这种结构形式会导致光纤端面的固定结构容易直接受到外力的作用，从而使光纤端面的位置发生微小的变化，从而使干涉结构的稳定性变差。

现有技术没有从探头本身去解决光纤法-珀腔传声器探头的稳定性问题。如发明专利CN104019884B中记载了一种光纤FP腔声波探头，在该结构中，承载光纤法-珀腔结构的一个反光面的内芯结构，其较细的尾部容易外力的作用，而且内芯通过顶丝固定，长时间的机械稳定性得到不到保证，另外在该专利中，也没有记载解决温度影响的方法。

针对这光纤法-珀腔传声器稳定性差这一问题，目前主要有两种解决方案：(1)调节光的工作波长，这种方案是利用可调谐激光器，让工作波长随腔长变化而变化，从而保证干涉光谱相对稳定；(2)利用正交信号，包括利用双工作波长产生正交信号和双光纤产生正交信号，再利用正交信号解调方法，得到声波信号。以上两种方案都涉及复杂的信号处理和系统结构，成本较高，并且不利于复用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了克服现有技术存在稳定性差、成本高、系统复杂、不利于复用等问题，本发明提供一种复用光纤法-珀腔传声器装置，它具有稳定性好、成本较低、构成简单、易于制作等特点。