一种采用锥台形膜片的低通滤波光纤光栅水听器

1.本发明属于光纤水听器技术领域，尤其涉及一种采用锥台形膜片的低通滤波光纤光栅水听器。


背景技术：

2.声波是当前人类已知的唯一能够在海水中进行远距离传输的能量形式。水听器是一类用来对水下声波进行探测以实现导航、测量和通信的传感器。传统的水听器根据探测水声信号原理的不同，可以分为电动式、电容式、压电式等。
3.近年来，随着光纤光源、光纤光谱仪和光纤光栅加工技术的迅猛发展，具有高性能、小型化、高稳定性的光纤光栅水听器逐渐称为新一代水声探测传感器。以光纤光栅作为传感源的光纤光栅水听器在国防、军事、探测等应用领域得到国内外科研机构、学者的广泛关注，相关技术得到了空前的发展。光纤光栅水听器相较于其他类型水听器，具有低噪声、高灵敏度、大动态范围、可靠性极佳等优势，以封装后的光纤作为连接件，十分适合组成大规模的水听器阵列，光纤水听器已经被许多国家作为重点研发投入的国防技术设备。
4.光纤光栅传感器是利用光纤的光波导特性和光栅反射特定波长且具有感知环境中特定参数的调制效应来实现传感功能的，光纤光栅水听器利用光纤光栅的传感器特性来获取水下的压力和声音信号。相较于传统的压电式水听器，光纤式水听器主要具有以下优势：宽频带、高灵敏度、无电磁干扰、小质量、小体积和结构简单，结合光纤光源和光纤光谱仪，可集成化和产品化，具有极大的应用前景。
5.目前，提升光纤光栅水听器压力灵敏度、采用滤波结构约束光纤光栅水听器工作频率范围、改善结构以适应特定的应用场合是现阶段光纤光栅水听器的发展方向。如何解决加速度响应大、低频段噪声高是目前光纤水听器存在的重要技术问题，还有待进一步摸索和提升。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是：通过引入锥台形膜片和膜片与主体结构固接的方式来增加光纤光栅水听器工作时的可靠性和稳定性，增加低通滤波结构，针对特殊目标和特定频率范围内的声波信号进行捕捉。
7.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
8.外壳(3)左侧固接低通滤波(1)结构，外壳(3)与低通滤波(1)之间固接锥台形膜片(201)，膜片上安装有铜片(202)用于固定光纤光栅(4)，光纤光栅(4)穿过水听器中轴线上的孔；光纤光栅(4)与水听器外壳右侧接触位置的缝隙中填充密封材料；锥台形膜片(201)与外壳(3)形成密闭空腔；光纤上的栅区在密闭空腔内。
9.本发明的优点是：膜片结构将声压转化为空气腔的体积变化，通过膜片将体积变化转化为光纤光栅的长度变化，结构简单，在此基础上，利用锥台形膜片不易变形的特点，采用膜片与外壳固接的方式，增加了结构的可靠性和稳定性。
附图说明
10.图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
11.参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种采用锥台形膜片的低通滤波光纤光栅水听器，外壳3左侧固接低通滤波1结构，外壳3与低通滤波1之间固接锥台形膜片201，膜片上安装有铜片202用于固定光纤光栅4，光纤光栅4穿过水听器中轴线上的孔；光纤光栅4与水听器外壳右侧接触位置的缝隙中填充密封材料；锥台形膜片201与外壳3形成密闭空腔；光纤上的栅区在密闭空腔内。
12.本发明中的光纤光栅水听器工作原理如下：当水听器在水下接受到水声声压，特定频率范围的声压能够透过低通滤波1作用于锥台形膜片201上，锥台形膜片201将挤压空腔内的空气并且将自身的轴向变形传递给固定在铜片202和外壳1之间的光纤光栅4上，当光纤光栅4产生轴向变形时，其反射光的波长会发生变化，通过测量光纤光栅4中反射的波长，即可获取相应的水声信息。


技术特征：
1.一种采用锥台形膜片的低通滤波光纤光栅水听器，其包括：低通滤波(1)、锥台形膜片(201)、铜片(202)、外壳(3)、光纤光栅(4)，其特征在于：外壳(3)左侧固接低通滤波(1)结构，外壳(3)与低通滤波(1)之间固接锥台形膜片(201)，膜片上安装有铜片(202)用于固定光纤光栅(4)，光纤光栅(4)穿过水听器中轴线上的孔；光纤光栅(4)与水听器外壳右侧接触位置的缝隙中填充密封材料；锥台形膜片(201)与外壳(3)形成密闭空腔；光纤上的栅区在密闭空腔内。

技术总结
本发明涉及一种采用锥台形膜片的低通滤波光纤光栅水听器，属于光纤水听器技术领域。外壳左侧固接低通滤波结构，外壳与低通滤波之间固接锥台形膜片，膜片上安装有铜片用于固定光纤光栅，光纤光栅穿过水听器中轴线上的孔。优点是：膜片结构将声压转化为空气腔的体积变化，通过膜片将体积变化转化为光纤光栅的长度变化，结构简单，在此基础上，利用锥台形膜片不易变形的特点，采用膜片与外壳固接的方式，增加了结构的可靠性和稳定性。加了结构的可靠性和稳定性。加了结构的可靠性和稳定性。


技术研发人员：徐敬 王仁明
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2022.02.28
技术公布日：2022/6/14