專利名稱：光纖激光矢量水聽器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水聽器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光纖激光矢量水聽器。
背景技術(shù)：
光纖傳感器與對應(yīng)的常規(guī)傳感器相比，在靈敏度、動態(tài)范圍、可靠性等方面具有明 顯的優(yōu)勢，在國防、軍事應(yīng)用領(lǐng)域顯得尤為突出，被許多國家列為重點發(fā)展的國防技術(shù)。
光纖水聽器是利用光纖的傳光特性以及它與周圍液體環(huán)境中的聲波相互作用產(chǎn) 生的種種調(diào)制效應(yīng)，探測液體介質(zhì)中的聲波信號的儀器。它與傳統(tǒng)的壓電類水聽器相比，有 以下主要優(yōu)勢頻帶寬、聲壓靈敏度高、不受電磁干擾、重量輕、可設(shè)計成任意形狀，以及兼 具信息傳感及光信息傳輸于一身等優(yōu)點。 —般所說的水聽器指的是標(biāo)量水聽器，即測量水中聲壓的水聽器。而矢量水聽器 是測量水中矢量信號的水聽器。水中聲波的矢量主要有聲壓梯度、質(zhì)點振速、質(zhì)點位移、質(zhì) 點加速度等。這些參量只要知道其中的一個，其它的即可推算出來。由于矢量水聽器的單 元具有指向性，可以比較容易地判別目標(biāo)的方位，在相同陣元容量的情況下具有更高的空 間增益，因此在近年來得到了廣泛的研究。但是，矢量水聽器對于封裝的要求也比較高，首 先要求其結(jié)構(gòu)空間對稱，其次要求其平均密度與水的密度相同，這樣才能保證信號不失真。
而光纖矢量水聽器就是把光纖水聽器技術(shù)和是矢量水聽器技術(shù)結(jié)合起來的結(jié)果。 它兼具光纖水聽器和矢量水聽器的優(yōu)點。 鑒于光纖矢量水聽器的如上技術(shù)優(yōu)勢，可滿足各發(fā)達(dá)國家在石油、軍事等領(lǐng)域的 要求，目前已經(jīng)在此方面積極展開研究。 國防科技大學(xué)胡永明等人報道了一種光纖矢量水聽器(胡永明等，"光纖矢量水聽 器研究進(jìn)展"，中國聲學(xué)學(xué)會2006年全國聲學(xué)學(xué)術(shù)會議，廈門，2006， pp. 129-130)。該光纖 矢量水聽器是采用三個光纖干涉儀作為三個光纖加速度計，來分別采集三個方向質(zhì)點的加 速度信號。由于在矢量水聽器探頭中采用了光纖干涉儀，往往需要一個較大的質(zhì)量塊使纏 繞在彈性體上的光纖產(chǎn)生相應(yīng)的形變，致使水聽器探頭內(nèi)部的體積較大，探頭的平均密度 不容易控制。 康崇等人也報道了一種光纖矢量水聽器(康崇等，"薄壁圓柱殼體壓差式光纖矢量 水聽器"，中國激光，vol. 35， pp. 1214-1219,2008)，同樣是采用光纖干涉儀的結(jié)構(gòu)作為水聽 器的探頭。所不同的是，該矢量水聽器是將光纖干涉儀的光纖直接纏繞在薄壁筒上，利用薄 壁筒感受聲壓梯度從而得到矢量信號。其缺點在于光纖干涉儀的繞制工藝十分復(fù)雜，難于 控制；該水聽器的外形并非空間對稱，從而會引入信號失真等問題；并且該光纖矢量水聽 器只能測一個方向的矢量信號。 鑒于上述技術(shù)方案全部采用光纖干涉儀作為光纖矢量水聽器的探頭，從而帶來 工藝復(fù)雜、體積較大、封裝困難的問題，本發(fā)明提出一種光纖激光矢量水聽器，用于在軍事 領(lǐng)域和石油勘探等民用領(lǐng)域的水聲探測，重點解決傳感器的體積、工藝、平均密度控制等問 題。

發(fā)明內(nèi)容
( — )要解決的技術(shù)問題 有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種光纖激光矢量水聽器，以解決傳感器
的體積、工藝、平均密度控制等問題。 (二)技術(shù)方案 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的
—種光纖激光矢量水聽器，該光纖激光矢量水聽器包括 由圓形殼10、光纖激光器21、質(zhì)量塊30、框架50、彈簧51構(gòu)成光纖激光矢量水聽 器的探頭部分55，其平均密度等于水的密度； 光源70，通過波分模塊71連接于探頭部分55的光纖激光器21，用于為光纖激光 器21提供泵浦光； 波分模塊71，用于分離光源70的泵浦光和光纖激光器21的輸出光； 光纖干涉儀80，用于將光纖激光器21的輸出波長變化轉(zhuǎn)變?yōu)橄辔蛔兓?，并輸出給
解調(diào)儀90 ; 解調(diào)儀90，用于從接收自光纖干涉儀80的相位變化信號中解調(diào)出質(zhì)點振動加速 度信號； 其中，光纖激光器21、波分模塊71和光源70通過光纜依次連接，光纖激光器21、 波分模塊71、光纖干涉儀80和解調(diào)儀90也通過光纜依次連接。
上述方案中，所述探頭部分55包括 圓形殼IO，用于光纖激光矢量水聽器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)保護(hù)并感受聲波； 至少一支光纖激光器21和至少一個質(zhì)量塊30，安裝于圓形殼10的內(nèi)部，用于測量
質(zhì)點振動加速度；
框架50 ;以及 安裝于框架50上的彈簧51，用于安裝固定圓形殼10。 上述方案中，所述圓形殼10為一薄壁球形殼，用于安裝并保護(hù)內(nèi)部的光纖激光器 21和一個質(zhì)量塊30。 上述方案中，所述光纖激光器21為分布布拉格反射型光纖激光器或者分布布拉 格反饋型光纖激光器，用于感受質(zhì)點加速度并轉(zhuǎn)變?yōu)槠漭敵霾ㄩL的變化，其一端固定于圓 形殼10上，另一端固定在質(zhì)量塊30上。 上述方案中，所述質(zhì)量塊30通過光纖激光器21懸掛于圓形殼10的內(nèi)部，并安裝 于圓形殼10的幾何中心，其安裝方式為在圓形殼10的直徑方向上，在質(zhì)量塊30的一側(cè)通 過光纖激光器21將其固定在圓形殼10的內(nèi)壁上，在質(zhì)量塊30的另一側(cè)通過一段光纖或者 另一光纖激光器21將其固定在圓形殼10的內(nèi)壁上。 上述方案中，在質(zhì)量塊30的兩側(cè)、同一徑向上進(jìn)一步分別安裝兩支光纖激光器 21，從而形成差動式結(jié)構(gòu)，以提高靈敏度并補(bǔ)償溫度影響。 上述方案中，所述光纖干涉儀80為邁克爾遜型光纖干涉儀或者馬赫_曾德型光纖 干涉儀。 上述方案中，所述光纖激光器21采用無源的光纖布拉格光柵代替。
上述方案中，所述光源70采用寬帶光源代替。 [OO33](三)有益效果 從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果 1、本發(fā)明提供的這種光纖激光矢量水聽器，在其內(nèi)部使用光纖激光器代替光纖干 涉儀感測信號，而光纖激光器的體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光纖干涉儀，從而很大限度的減小了光纖矢 量水聽器的體積。 2、本發(fā)明提供的這種光纖激光矢量水聽器，不必在內(nèi)部封裝光纖干涉儀，從而極 大的減小了封裝工藝的難度。 3、本發(fā)明提供的這種光纖激光矢量水聽器，在其探頭的內(nèi)部只有光纖激光器及質(zhì) 量塊，光纖激光器的質(zhì)量相對于其它部分可以忽略，因此更加容易控制光纖激光矢量水聽 器探頭的平均密度。


圖1為依照本發(fā)明第一個實施例提供的光纖激光矢量水聽器的結(jié)構(gòu)圖；
圖2為依照本發(fā)明第二個實施例提供的光纖激光矢量水聽器的結(jié)構(gòu)圖；
圖3為依照本發(fā)明第三個實施例提供的光纖激光矢量水聽器的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照 附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。 請參照圖1，圖1為依照本發(fā)明第一個實施例提供的光纖激光矢量水聽器的結(jié)構(gòu) 圖。該光纖激光矢量水聽器包括圓形殼IO，用于光纖激光矢量水聽器探頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)保 護(hù)并感受聲波；安裝于圓形殼10內(nèi)部的至少一支光纖激光器21及至少一個質(zhì)量塊30，用 于測量質(zhì)點振動加速度；光纖激光器21的一端固定于圓形殼10上，另一端固定在質(zhì)量塊 30上；質(zhì)量塊30通過光纖激光器21懸掛于圓形殼10內(nèi)部；框架50，以及安裝于框架50上 的彈簧51，用于安裝圓形殼10 ;以上圓形殼10、光纖激光器21、質(zhì)量塊30、框架50、彈簧51 共同構(gòu)成光纖激光矢量水聽器的探頭部分55，其平均密度等于水的密度。
光源70，用于為光纖激光器21提供泵浦光；光纖干涉儀80，用于將光纖激光器21 的輸出波長變化轉(zhuǎn)變?yōu)橄辔蛔兓唤庹{(diào)儀90，用于解調(diào)出質(zhì)點振動加速度信號；波分模塊 71，用于分離光源70的泵浦光和光纖激光器21的輸出光；上述光纖激光器21、波分模塊 71、光源70、光纖干涉儀80、解調(diào)儀90之間有光纜29連接。 圓形殼10為一薄壁球形殼，用于安裝并保護(hù)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。其上可進(jìn)一步開有孔 ll，用于光纜29和光纖激光器21之間的連接。 圓形殼10的內(nèi)部一般充滿油等密度小于水的介質(zhì)，以平均質(zhì)量塊30和圓形殼10 的密度，使光纖激光矢量水聽器的探頭部分55的平均密度與水的密度相當(dāng)。
光纖激光器21為分布布拉格反射型(DBR)光纖激光器或者分布布拉格反饋型 (DFB)光纖激光器，用于感受質(zhì)點加速度并轉(zhuǎn)變?yōu)槠漭敵霾ㄩL的變化。 在本發(fā)明中，光纖激光器21至少為一支，或者為兩支，或者為三支，分別安裝在三 個互相垂直的方向。當(dāng)安裝一支光纖激光器21時，為一維光纖矢量水聽器，其測試方向為光纖激光器的軸向；當(dāng)安裝兩支光纖激光器21時，為二維光纖矢量水聽器，其測試平面為 兩支光纖激光器的軸向所構(gòu)成的平面；當(dāng)安裝三支光纖激光器21時，為三維光纖矢量水聽 器，其測試方向為三維空間。光纖激光器21的安裝方式均為其一端連接于質(zhì)量塊30，另 一端連接于圓形殼io的內(nèi)壁。 質(zhì)量塊30安裝于圓形殼10的幾何中心，其安裝方式為在圓形殼10的直徑方向 上，在質(zhì)量塊30的一側(cè)通過光纖激光器21將其固定在圓形殼10的內(nèi)壁上，在質(zhì)量塊30的 另一側(cè)通過一段光纖或者另一光纖激光器21將其固定在圓形殼10的內(nèi)壁上。
光纖干涉儀80為邁克爾遜型光纖干涉儀或者馬赫_曾德型光纖干涉儀。
本發(fā)明提供的光纖激光矢量水聽器的工作原理為，光源70為光纖激光器21提供 泵浦光，光纖激光器21在被光源70泵浦后發(fā)出激光。 光纖激光矢量水聽器的探頭部分55置于水下，并通過框架51固定。當(dāng)有聲波信 號時，圓形殼10會由于液體質(zhì)點的振動而一起振動。由于光纖激光矢量水聽器的探頭部分 55的平均密度和水的密度相同。質(zhì)量塊50會同相位地相對于圓形殼10振動，從而帶動光 纖激光器21產(chǎn)生軸向應(yīng)變，引起其輸出光波長發(fā)生變化。光纖激光器21所發(fā)出的激光經(jīng) 過波分模塊71后進(jìn)入光纖干涉儀80，其波長變化轉(zhuǎn)變?yōu)楣饫w干涉儀80的輸出相位變化， 光纖干涉儀80的輸出信號進(jìn)入解調(diào)儀90，采用相應(yīng)的解調(diào)算法(例如相位產(chǎn)生載波算法) 從而解調(diào)出水中的矢量信號。 特別需要說明的是，本發(fā)明提出的結(jié)構(gòu)不僅僅適用于光纖激光器，并且可以適用 于其它波長調(diào)制的光纖器件，例如可以利用光纖布拉格光柵來代替光纖激光器21。
請參照圖2，圖2為依照本發(fā)明第二個實施例提供的光纖激光矢量水聽器的結(jié)構(gòu) 圖。該光纖激光矢量水聽器包括圓形殼IO，用于光纖激光矢量水聽器探頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)保 護(hù)并感受聲波；安裝于圓形殼10內(nèi)部的至少一支光纖激光器21及至少一個質(zhì)量塊30，用 于測量質(zhì)點振動加速度；光纖激光器21的一端固定于圓形殼10上，另一端固定在質(zhì)量塊 30上；質(zhì)量塊30通過光纖激光器21懸掛于圓形殼10內(nèi)部；框架50，以及安裝于框架50上 的彈簧51，用于安裝圓形殼10 ;以上圓形殼10、光纖激光器21、質(zhì)量塊30、框架50、彈簧51 共同構(gòu)成光纖激光矢量水聽器的探頭部分55，其平均密度等于水的密度。
光源70，用于為光纖激光器21提供泵浦光；光纖干涉儀80，用于將光纖激光器21 的輸出波長變化轉(zhuǎn)變?yōu)橄辔蛔兓?；解調(diào)儀90，用于解調(diào)出質(zhì)點振動加速度信號；波分模塊 71，用于分離光源70的泵浦光和光纖激光器21的輸出光；上述光纖激光器21、波分模塊 71、光源70、光纖干涉儀80、解調(diào)儀90之間有光纜29連接。 圓形殼10為一薄壁球形殼，用于安裝并保護(hù)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。其上可進(jìn)一步開有孔 ll，用于光纜29和光纖激光器21之間的連接。 圓形殼10的內(nèi)部一般充滿油等密度小于水的介質(zhì)，以平均質(zhì)量塊30和圓形殼10 的密度，使光纖激光矢量水聽器的探頭部分55的平均密度與水的密度相當(dāng)。
光纖激光器21為分布布拉格反射型(DBR)光纖激光器或者分布布拉格反饋型 (DFB)光纖激光器，用于感受質(zhì)點加速度并轉(zhuǎn)變?yōu)槠漭敵霾ㄩL的變化。 在本發(fā)明中，光纖激光器21至少為一只，或者為兩支，或者為三支，分別安裝在三 個互相垂直的方向。當(dāng)安裝一支光纖激光器21時，為一維光纖矢量水聽器，其測試方向為 光纖激光器的軸向；當(dāng)安裝兩支光纖激光器21時，為二維光纖矢量水聽器，其測試平面為兩支光纖激光器的所構(gòu)成的平面；當(dāng)安裝三支光纖激光器21時，為三維光纖矢量水聽器， 其測試方向為三維空間。光纖激光器21的安裝方式均為其一端連接于質(zhì)量塊30，另一端
連接于圓形殼io的內(nèi)壁。 本實施例中，通過在質(zhì)量塊30的兩側(cè)圓形殼10的徑向、相對安裝于光纖激光器21 的另一側(cè)安裝光纖激光器22，形成差動式結(jié)構(gòu)并進(jìn)行溫度補(bǔ)償。則此時本發(fā)明的圓形殼10 內(nèi)可以安裝兩支、四支、六支光纖激光器，分別形成一維、二維、三維光纖矢量水聽器。
質(zhì)量塊30安裝于圓形殼10的幾何中心，其安裝方式為在圓形殼10的直徑方向 上，在質(zhì)量塊30的一側(cè)通過光纖激光器21將其固定在圓形殼10的內(nèi)壁上，在質(zhì)量塊30的 另一側(cè)通過一段光纖或者另一光纖激光器21將其固定在圓形殼10的內(nèi)壁上。
光纖干涉儀80為邁克爾遜型光纖干涉儀或者馬赫_曾德型光纖干涉儀。
本發(fā)明提供的光纖激光矢量水聽器的工作原理為，光源70為光纖激光器21提供 泵浦光，光纖激光器21在被光源70泵浦后發(fā)出激光。 光纖激光矢量水聽器的探頭部分55置于水下，并通過框架51固定。當(dāng)有聲波信 號時，圓形殼10會由于液體質(zhì)點的振動而一起振動。由于光纖激光矢量水聽器的探頭部分 55的平均密度和水的密度相同。質(zhì)量塊50會同相位地相對于圓形殼10振動，從而帶動光 纖激光器21產(chǎn)生軸向應(yīng)變，引起其輸出光波長發(fā)生變化。光纖激光器21所發(fā)出的激光經(jīng) 過波分模塊71后進(jìn)入光纖干涉儀80，其波長變化轉(zhuǎn)變?yōu)楣饫w干涉儀80的輸出相位變化， 光纖干涉儀80的輸出信號進(jìn)入解調(diào)儀90，采用相應(yīng)的解調(diào)算法(例如相位產(chǎn)生載波算法) 從而解調(diào)出水中的矢量信號。 當(dāng)在圓形殼10的徑向，質(zhì)量塊30的兩側(cè)分別安裝兩支激光器形成差動式結(jié)構(gòu)時，
在質(zhì)量塊30相對于圓形殼10振動時，質(zhì)量塊30 —側(cè)的光纖激光器21被拉長，另一側(cè)的光
纖激光器22被壓縮，在解調(diào)儀中將這兩個信號進(jìn)行相減，從而可以將靈敏度提高一倍，并
消除了由于溫度變化引起的光纖激光器21以及光纖激光器22的波長變化。 特別需要說明的是，本發(fā)明提出的結(jié)構(gòu)不僅僅適用于光纖激光器，并且可以適用
于其它波長調(diào)制的光纖器件，例如可以利用光纖布拉格光柵來代替光纖激光器21。 請參照圖3，圖3為依照本發(fā)明第三個實施例提供的光纖激光矢量水聽器的結(jié)構(gòu)
圖。該光纖激光矢量水聽器包括圓形殼IO，用于光纖激光矢量水聽器探頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)保
護(hù)并感受聲波；安裝于圓形殼10內(nèi)部的至少一支光纖激光器21及至少一個質(zhì)量塊30，用
于測量質(zhì)點振動加速度；光纖激光器21的一端固定于圓形殼10上，另一端固定在質(zhì)量塊
30上；質(zhì)量塊30通過光纖激光器21懸掛于圓形殼10內(nèi)部；框架50，以及安裝于框架50上
的彈簧51，用于安裝圓形殼10 ;以上圓形殼10、光纖激光器21、質(zhì)量塊30、框架50、彈簧51
共同構(gòu)成光纖激光矢量水聽器的探頭部分55，其平均密度等于水的密度。 光源70，用于為光纖激光器21提供泵浦光；光纖干涉儀80，用于將光纖激光器21
的輸出波長變化轉(zhuǎn)變?yōu)橄辔蛔兓?；解調(diào)儀90，用于解調(diào)出質(zhì)點振動加速度信號；波分模塊
71，用于分離光源70的泵浦光和光纖激光器21的輸出光；上述光纖激光器21、波分模塊
71、光源70、光纖干涉儀80、解調(diào)儀90之間有光纜29連接。 圓形殼10為一薄壁球形殼，用于安裝并保護(hù)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。其上可進(jìn)一步開有孔 ll，用于光纜29和光纖激光器21之間的連接。 圓形殼10的內(nèi)部一般充滿油等密度小于水的介質(zhì)，以平均質(zhì)量塊30和圓形殼10
7的密度，使光纖激光矢量水聽器的探頭部分55的平均密度與水的密度相當(dāng)。 光纖激光器21為分布布拉格反射型(DBR)光纖激光器或者分布布拉格反饋型
(DFB)光纖激光器，用于感受質(zhì)點加速度并轉(zhuǎn)變?yōu)槠漭敵霾ㄩL的變化。 在本發(fā)明中，光纖激光器21至少為一支，或者為兩支，或者為三支，分別安裝在三 個互相垂直的方向。當(dāng)安裝一支光纖激光器21時，為一維光纖矢量水聽器，其測試方向為 光纖激光器的軸向；當(dāng)安裝兩支光纖激光器21時，為二維光纖矢量水聽器，其測試平面為 兩支光纖激光器的軸向所構(gòu)成的平面；當(dāng)安裝三支光纖激光器21時，為三維光纖矢量水聽 器，其測試方向為三維空間。光纖激光器21的安裝方式均為其一端連接于質(zhì)量塊30，另 一端連接于圓形殼io的內(nèi)壁。 質(zhì)量塊30安裝于圓形殼10的幾何中心，其安裝方式為在圓形殼10的直徑方向 上，在質(zhì)量塊30的一側(cè)通過光纖激光器21將其固定在圓形殼10的內(nèi)壁上，在質(zhì)量塊30的 另一側(cè)通過一段光纖或者另一光纖激光器21將其固定在圓形殼10的內(nèi)壁上。
光纖干涉儀80為邁克爾遜型光纖干涉儀或者馬赫_曾德型光纖干涉儀。
與實施例1和實施例2不同的是，在本實施例中，圓形殼10的外部可以進(jìn)一步安 裝有至少一只聲壓傳感器15，用于測量液體中的聲壓。聲壓傳感器15的引出線亦可通過圓 形殼10上的孔11引出。 本發(fā)明提供的光纖激光矢量水聽器的工作原理為，光源70為光纖激光器21提供 泵浦光，光纖激光器21在被光源70泵浦后發(fā)出激光。 光纖激光矢量水聽器的探頭部分55置于水下，并通過框架51固定。當(dāng)有聲波信 號時，圓形殼10會由于液體質(zhì)點的振動而一起振動。由于光纖激光矢量水聽器的探頭部分 55的平均密度和水的密度相同。質(zhì)量塊50會同相位地相對于圓形殼10振動，從而帶動光 纖激光器21產(chǎn)生軸向應(yīng)變，引起其輸出光波長發(fā)生變化。光纖激光器21所發(fā)出的激光經(jīng) 過波分模塊71后進(jìn)入光纖干涉儀80，其波長變化轉(zhuǎn)變?yōu)楣饫w干涉儀80的輸出相位變化， 光纖干涉儀80的輸出信號進(jìn)入解調(diào)儀90，采用相應(yīng)的解調(diào)算法(例如相位產(chǎn)生載波算法) 從而解調(diào)出水中的矢量信號。 而聲壓傳感15可以檢測水中的聲壓信號。在后續(xù)信號處理過程中，該聲壓信號可 以用于減小噪音、進(jìn)行左右舷分辨等。 特別需要說明的是，本發(fā)明提出的結(jié)構(gòu)不僅僅適用于光纖激光器，并且可以適用
于其它波長調(diào)制的光纖器件，例如可以利用光纖布拉格光柵來代替光纖激光器21。 以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳
細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡
在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保
護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種光纖激光矢量水聽器，其特征在于，該光纖激光矢量水聽器包括由圓形殼(10)、光纖激光器(21)、質(zhì)量塊(30)、框架(50)、彈簧(51)構(gòu)成光纖激光矢量水聽器的探頭部分(55)，其平均密度等于水的密度；光源(70)，通過波分模塊(71)連接于探頭部分(55)的光纖激光器(21)，用于為光纖激光器(21)提供泵浦光；波分模塊(71)，用于分離光源(70)的泵浦光和光纖激光器(21)的輸出光；光纖干涉儀(80)，用于將光纖激光器(21)的輸出波長變化轉(zhuǎn)變?yōu)橄辔蛔兓?，并輸出給解調(diào)儀(90)；解調(diào)儀(90)，用于從接收自光纖干涉儀(80)的相位變化信號中解調(diào)出質(zhì)點振動加速度信號；其中，光纖激光器(21)、波分模塊(71)和光源(70)通過光纜依次連接，光纖激光器(21)、波分模塊(71)、光纖干涉儀(80)和解調(diào)儀(90)也通過光纜依次連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光纖激光矢量水聽器，其特征在于，所述探頭部分(55)包括圓形殼(IO)，用于光纖激光矢量水聽器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)保護(hù)并感受聲波；至少一支光纖激光器(21)和至少一個質(zhì)量塊(30)，安裝于圓形殼(10)的內(nèi)部，用于測量質(zhì)點振動加速度；框架(50);以及安裝于框架(50)上的彈簧(51)，用于安裝固定圓形殼(10)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖激光矢量水聽器，其特征在于，所述圓形殼(10)為一薄壁球形殼，用于安裝并保護(hù)內(nèi)部的光纖激光器(21)和一個質(zhì)量塊(30)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖激光矢量水聽器，其特征在于，所述光纖激光器(21)為分布布拉格反射型光纖激光器或者分布布拉格反饋型光纖激光器，用于感受質(zhì)點加速度并轉(zhuǎn)變?yōu)槠漭敵霾ㄩL的變化，其一端固定于圓形殼(10)上，另一端固定在質(zhì)量塊(30)上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖激光矢量水聽器，其特征在于，所述質(zhì)量塊(30)通過光纖激光器(21)懸掛于圓形殼(10)的內(nèi)部，并安裝于圓形殼(10)的幾何中心，其安裝方式為在圓形殼(10)的直徑方向上，在質(zhì)量塊(30)的一側(cè)通過光纖激光器(21)將其固定在圓形殼(10)的內(nèi)壁上，在質(zhì)量塊(30)的另一側(cè)通過一段光纖或者另一光纖激光器(21)將其固定在圓形殼(10)的內(nèi)壁上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖激光矢量水聽器，其特征在于，在質(zhì)量塊(30)的兩側(cè)、同一徑向上進(jìn)一步分別安裝兩支光纖激光器(21)，從而形成差動式結(jié)構(gòu)，以提高靈敏度并補(bǔ)償溫度影響。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光纖激光矢量水聽器，其特征在于，所述光纖干涉儀(80)為邁克爾遜型光纖干涉儀或者馬赫-曾德型光纖干涉儀。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光纖激光矢量水聽器，其特征在于，所述光纖激光器(21)采用無源的光纖布拉格光柵代替。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光纖激光矢量水聽器，其特征在于，所述光源(70)采用寬帶光源代替。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光纖激光矢量水聽器，包括由圓形殼、光纖激光器、質(zhì)量塊、框架、彈簧構(gòu)成光纖激光矢量水聽器的探頭部分，其平均密度等于水的密度；光源，通過波分模塊連接于探頭部分的光纖激光器，用于為光纖激光器提供泵浦光；波分模塊，用于分離光源的泵浦光和光纖激光器的輸出光；光纖干涉儀，用于將光纖激光器的輸出波長變化轉(zhuǎn)變?yōu)橄辔蛔兓?，并輸出給解調(diào)儀；解調(diào)儀，用于從接收自光纖干涉儀的相位變化信號中解調(diào)出質(zhì)點振動加速度信號；其中，光纖激光器、波分模塊和光源通過光纜依次連接，光纖激光器、波分模塊、光纖干涉儀和解調(diào)儀也通過光纜依次連接。利用本發(fā)明減小了光纖矢量水聽器的體積和封裝工藝的難度。
文檔編號G01H9/00GK101726354SQ20091024275
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者劉育梁, 張文濤, 李芳 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所