[发明专利]无膜片全光纤拾音器传感探头、传感探头组及传感方法

权利要求书

1.一种无膜片全光纤拾音器传感探头，包括传感部件，其特征在于：所述传感部件为光纤轴（6），光纤轴（6）由轴体（6-1）、光纤（6-5）和对声音产生形变的声音敏感材料（6-2）组成，光纤（6-5）有输入端（6-3）和输出端（6-4），声音敏感材料（6-2）附于轴体（6-1）外表面，光纤（6-5）缠绕于声音敏感材料（6-2）上。

2.根据权利要求1所述的无膜片全光纤拾音器传感探头，其特征在于：还包括防护外壳（5）和底座（4），所述光纤轴（6）置于底座（4）上，防护外壳（5）设于光纤轴（6）外部，所述防护外壳上设有声孔（7）。

3.根据权利要求2所述的无膜片全光纤拾音器传感探头，其特征在于：所述底座（4）包括光纤轴底座（4-3）、输入端光纤底座（4-1）和输出端光纤底座（4-2），其中输入端光纤底座（4-1）和输出端光纤底座（4-2）分别设有光纤槽，所述防护外壳（5）由光纤轴外壳（5-3）、左翼外壳（5-1）和右翼外壳（5-2）组成，光纤轴外壳（5-3）、左翼外壳（5-1）和右翼外壳（5-2）分别罩在光纤轴底座（4-3）、输入端光纤底座（4-1）和输出端光纤底座（4-2）外部，所述光纤轴（6）置于所述光纤轴底座（4-3）上，所述声孔（7）设于光纤轴外壳（5-3）上，所述光纤输入端（6-3）与输出端（6-4）分别通过紧固件（3）固定在输入端光纤底座（4-1）和输出端光纤底座（4-2）的光纤槽中。

4.根据权利要求3所述的无膜片全光纤拾音器传感探头，其特征在于：所述声孔（7）位于所述光纤轴外壳（5-3）的侧面和/或上面。

5.根据权利要求1至4任一项所述的无膜片全光纤拾音器传感探头，其特征在于：所述轴体（6-1）为柱形。

6.根据权利要求5所述的无膜片全光纤拾音器传感探头，其特征在于：所述轴体（6-1）横截面为圆形、梅花形、三叶草形或蝶形。

7.根据权利要求1至4任一项所述的无膜片全光纤拾音器传感探头，其特征在于：所述轴体（6-1）为球体。

8.一种基于权利要求1至4任一项所述无膜片全光纤拾音器传感探头的无膜片全光纤拾音器传感探头组，其特征在于：包括两个以上无膜片全光纤拾音器传感探头，所述无膜片全光纤拾音器传感探头之间通过连接光纤串联、并联或串并联。

9.一种基于权利要求1所述无膜片全光纤拾音器传感探头的传感方法，其特征在于：

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；

具体为光纤折射率和光纤长度发生变化，进而引起光程发生变化，公式为

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；

相位的变化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；

光程的变化ΔL在um量级时，即产生几个λ的相位差；

解调系统解调出探头处的相位-时间变化，获得该处的声音信息。

10.一种基于权利要求8所述无膜片全光纤拾音器传感探头组的传感方法，其特征在于：

将所述无膜片全光纤拾音器传感探头组与光源及解调系统连接后置于所需探测的环境中；

光源及解调系统发出的光依次通过各无膜片全光纤拾音器传感探头；

光在传输的过程中产生后向瑞利散射，后向的散射光将沿原路返回至光源及解调系统；

根据光时域反射计的原理确定每一个探头处的位置，然后解调出相应位置信号的时间变化，最后获得所有探头或者指定探头处的声音信息。