[发明专利]光纤声波传感器、制造方法和光纤声波传感系统

说明书

本发明公开一种光纤声波传感器，涉及传感技术领域，包括第一单模光纤、去除包层的单模光热光纤和第二单模光纤；在所述第一单模光纤上刻有第一光纤布拉格光栅，在所述第二单模光纤上刻有第二光纤布拉格光栅；所述第一光纤布拉格光栅与所述第二光纤布拉格光栅形成法布里‑珀罗干涉腔；所述第一光纤布拉格光栅和所述第二光纤布拉格光栅的反射峰波长没有落在所述单模光热光纤的吸收带内。本发明提供的技术方案能够抑制零点漂移现象。同时本发明还提供一种光纤声波传感器的其制造方法和一种光纤声波传感系统。

技术领域

本发明实施例涉及传感技术领域，特别是涉及一种光纤声波传感器、制造方法和光纤声波传感系统。

背景技术

随着传感技术领域的发展，光纤传感器的应用越来越广泛。光纤声波传感器为光纤传感器在声波检测领域的应用，光纤声波传感器结合了声波检测以及光纤传感器所具有的抗电磁干扰、密致结构、使用寿命长、灵敏度高等显著优势，在光纤水听器、内窥镜和光声成像等方面的应用具有远大前景。

目前，光纤声波传感器的实现方案众多，其中，基于法布里-珀罗(F-P，Fabry-Perot)干涉腔的光纤声波传感器因信号易于解调、灵敏度高等优点，已成为当前的研究热点。然而，基于法布里-珀罗干涉腔的光纤声波传感器存在如下问题：法布里-珀罗干涉谱容易受环境温度的影响而发生变化，使得探测结果产生零点漂移，影响传感器的稳定性。

发明内容

基于此，本发明实施例提供一种能够抑制零点漂移现象的光纤声波传感器、制造方法和光纤声波传感系统。

第一方面，本发明实施例提供一种光纤声波传感器，该光纤声波传感器包括第一单模光纤、去除包层的单模光热光纤和第二单模光纤；在所述第一单模光纤上刻有第一光纤布拉格光栅，在所述第二单模光纤上刻有第二光纤布拉格光栅；所述第一光纤布拉格光栅与所述第二光纤布拉格光栅形成法布里-珀罗干涉腔；所述第一光纤布拉格光栅和所述第二光纤布拉格光栅的反射峰波长没有落在所述单模光热光纤的吸收带内。

应用该光纤声波传感器对声波进行探测时，待测声源发出的声波对光纤声波传感器周围的空气折射率进行调制，间接调制了从去除包层的单模光热光纤通过的光信号信号，便于通过信号解调得到声波信号。当环境温度变化时，单模光热光纤的温度发生变化，单模光热光纤的纤芯折射率随之改变，由于单模光热光纤处于第一光纤布拉格光栅和第二光纤布拉格光栅形成的法布里-珀罗干涉腔之中，所以单模光热光纤的纤芯折射率变化会引起法布里-珀罗干涉谱发生变化；而环境温度的变化是缓慢的，其对干涉光谱的影响在输出信号中表现为低频信号，从而与声波调制后的光信号区别开来。因此，应用该光纤声波传感器，便于通过低频信号来调节单模光热光纤的温度，实现温度补偿，使其温度稳定在设定值上，从而抑制零点漂移现象。

在一种可选的实施方式中，在所述第一单模光纤的外壁上对应所述第一光纤布拉格光栅的区域设有第一制冷片；在所述第二单模光纤的外壁上对应所述第二光纤布拉格光栅的区域设有第二制冷片。

在一种可选的实施方式中，所述单模光热光纤为掺钴光纤。

在一种可选的实施方式中，所述单模光热光纤的长度小于5毫米；所述单模光热光纤的直径小于或等于8微米。

第三方面，本发明实施例还提供一种光纤声波传感器的制造方法，该制造方法包括：

提供第一单模光纤、第二单模光纤和第三单模光纤；所述第一单模光纤刻有第一光纤布拉格光栅；所述第二单模光纤刻有第二光纤布拉格光栅；所述第三单模光纤为单模光纤-单模光热光纤-单模光纤的复合结构；所述第一光纤布拉格光栅和所述第二光纤布拉格光栅的反射峰波长没有落在所述单模光热光纤的吸收带内；

将所述第一单模光纤的一端与所述第三单模光纤的一端熔接；

将所述第三单模光纤的另一端与所述第二单模光纤的一端熔接，以使所述第一光纤布拉格光栅与所述第二光纤布拉格光栅形成法布里-珀罗干涉腔；