[发明专利]一种用于改善指向性的光纤超声传感器及封装方法

说明书

本发明涉及一种用于改善指向性的光纤超声传感器及封装方法，包括光纤本体(1)，所述的光纤超声传感器还包括屏蔽针管，所述的屏蔽针管套于光纤本体(1)外部且光纤本体(1)的部分传感区伸出屏蔽针管前端，外露于屏蔽针管前端的光纤本体(1)通过半球形玻璃(3)包裹，所述的半球形玻璃(3)密封连接屏蔽针管前端。与现有技术相比，本发明封装后的光纤超声传感器能够实现对空间中单点声信号的测量，达到改善指向性的效果。

技术领域

本发明涉及一种光纤超声传感器及封装方法，尤其是涉及一种用于改善指向性的光纤超声传感器及封装方法。

背景技术

传统的声电型换能器技术规范，工艺成熟，使用方便，然而其在某些恶劣环境下难以正常工作，如探测化学或者电磁环境中或者高强度的声场等。而光纤声传感器，由于制作材料绝缘，能抗电磁干扰，且材料抗压能力强，灵敏度高，耐腐蚀等特点，越来越受人关注。此外，随着制造技术的进步，其成本也在不断降低，易复用，具有很高的性价比，是传统声电型换能器的理想替代品。

然而由于光纤光栅的传感区域较长，接收到的信号是整个传感区域上的积分，对于测量高频声场单点的声信号造成困难，所以需要对光纤进行封装，使其便于测量空间中某一点的声信号。

与测量板波不同，光纤光栅传感器用作水听器时，对封装的要求更高，难度也越大。由于水听器测量的是三维空间中一点的声信号，所以很难通过封装外壳将某一点的信号导入进光纤。另外，通过简单的封装，难以控制传感器的指向性，没办法获得规律性的指向性结果，尤其是极大值出现的角度容易不统一，这对光纤水听器声场测量时角度的摆放影响较大，对声压的测量也会产生较大误差。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于改善指向性的光纤超声传感器及封装方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于改善指向性的光纤超声传感器，包括光纤本体，所述的光纤超声传感器还包括屏蔽针管，所述的屏蔽针管套于光纤本体外部且光纤本体的部分传感区伸出屏蔽针管前端，外露于屏蔽针管前端的光纤本体通过半球形玻璃包裹，所述的半球形玻璃密封连接屏蔽针管前端。

所述的屏蔽针管为钢制屏蔽针管。

所述的屏蔽针管中的光纤本体和屏蔽针管管壁之间填充有阻尼填充物。

所述的阻尼填充物包括硅橡胶。

一种用于改善指向性的光纤超声传感器的封装方法，该方法包括如下步骤：

(1)在光纤本体外部套设一根屏蔽针管且光纤本体的部分传感区伸出屏蔽针管前端；

(2)在伸出屏蔽针管前端的光纤本体外侧包裹一个半球形玻璃，并将半球形玻璃与屏蔽针管密封连接。

步骤(1)和(2)之间还包括如下步骤：在屏蔽针管中的光纤本体和屏蔽针管管壁之间填充阻尼填充物，进而光纤本体不与屏蔽针管管壁接触。

所述的阻尼填充物包括硅橡胶。

所述的屏蔽针管为钢制屏蔽针管。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明在光纤本体上套设屏蔽针管仅使得光纤本体的部分传感区伸出屏蔽针管，伸出的长度取决于待测声信号的波长，伸出屏蔽针管的部分传感区能够实现空间中某点声信号的采集，而其他传感区置于屏蔽针管内，屏蔽针管可以有效地屏蔽周围声场的影响，避免由于光纤光栅传感区过长造成单点声信号测量不准确；

(2)本发明设置半球形玻璃包裹住伸出屏蔽针管的光纤本体，使得光纤超声传感器灵敏度最大角度固定在0°，并且随着入射角度的变化呈单调递减的趋势，实现改善光纤超声传感器指向性，达到可控性，能够在测量时有针对性地摆放光纤超声传感器；