[发明专利]一种分布式声音敏感光纤传感器及其制作方法

说明书

本发明提供一种分布式声音敏感光纤传感器及其制作方法，所述传感器包括镂空的金属或者非金属保护套管、置于所述保护套管内的金属或者非金属薄片，光纤敷设于所述薄片上。本发明的光纤由高纯度的石英经高温熔融拉拔而成，自身耐空气或者水压能力很强，采用镂空保护套管，而不是常规的通信光缆的松套管来保护光纤，让所述分布式声音敏感光纤传感器极大的提高了耐空气或者水压能力，并让光纤直接和空气或者水等各种介质接触，通过空气或者水传播的声音或振动会直接传播至光纤，从而提高声音或振动和光纤之间的耦合效率，特别是对于深海长距离大范围声音探测意义重大。

技术领域

本发明涉及一种分布式声音敏感光纤传感器及其制作方法，属于利用声音或者振动 信号采集的光纤预警领域。

背景技术

声音是个重要的物理量，通过监测声音或者振动信号，可以及时发现异常事件，并提供安全预警。按照国际电信联盟以及我国国家标准，在生产光缆时，需要采用很多层 不同材质的材料来保护光纤不受各种外界干扰。采用这种通信光缆来分布式采集声音信 号时，声音或者振动信号需要穿过光缆的外护套、涂塑皱纹钢带和/或铝带纵包层、无纺 布包带、缆膏、松套管、纤膏以后，才能到达光纤，以上各层之间可能还存在的空气， 导致声音或者振动信号被多层材料阻隔，信号强度损耗的很厉害。更重要的，因为传统 通信光缆采用PPT或者PE松套管来保护光纤，光缆的耐压局限性较大，而且为了提高耐 压性能而增加更多的保护层，将使得光缆对声音和振动更不敏感。所以，在不影响光纤 传感器对声音高度敏感的前提下，提高分布式光纤声音传感器的耐压能力，以便适应压 力环境(比如深海)的高灵敏度声音采集，是个难题。

目前世界先进国家都在加强分布式光纤传感器的研究，为了提高分布式光纤对声音 或者振动的敏感性能，有人将光纤缠绕在螺旋骨架槽结构的缆芯上。这样做虽然提高了对声音或者振动的灵敏度，提高了定位精度，但是牺牲了系统的监测距离，影响大长距 离的使用，同时降低了系统的性价比；也有人通过采用不锈钢管替代高分子材料的光纤 松套管来提高光缆的耐压能力，但是这样做又降低了光缆对声音或者振动的敏感度，大 幅提高了光缆的成本。

发明内容

为了解决现有技术生产的光缆对声音和振动不敏感和检测距离短、成本高的缺陷， 本发明提供一种分布式声音敏感光纤传感器及其制作方法。

本发明采用了以下技术方案：

一种分布式声音敏感光纤传感器，其特征在于包括镂空的金属或者非金属保护套管、 置于所述保护套管内的金属或者非金属薄片，光纤敷设于所述薄片上。

优选的，所述光纤为纯度为99.99％以上的石英经高温熔融拉拔而成、带有阻水和防 腐功能涂层的紧包光纤，涂覆后的光纤直径≥150um，不带松套管。

优选的，所述金属为不锈钢，或所述非金属为PE或环氧树脂。

优选的，所述薄片的宽度比所述保护套管的内径小2.5～3.5mm。

优选的，金属或者非金属薄片的长度由多段定长或不定长的薄片首尾连接而成。

优选的，在所述薄片中线位置每隔80～120mm处具有一个用于固定所述光纤的卡扣、 槽或孔。

优选的，所述光纤比薄片长1～5‰。

优选的，所述保护套管轴向具有开口。

前述的一种分布式声音敏感光纤传感器的制作方法，其特征在于包括以下步骤：

制作所述薄片，在所述薄片中线位置每隔80～120mm制作一个用于固定所述光纤的 卡扣、槽或孔；

将所述光纤敷设粘贴固定于所述薄片上，所述光纤比薄片长1～5‰，使光纤处于自 由松散的状态；

所述保护套管表面加工规则的或者不规则的镂空孔洞；

将敷设好光纤的薄片植入所述保护套管内。