解放軍裝備學(xué)院

劉翔宇，王宏偉，姚恩澤，殷清華，李 茂

指導(dǎo)老師：唐曉剛

1 作品簡介

文中設(shè)計(jì)了一款基于光纖光柵傳感，并采用聚合物增敏的水聽器。采用聚合物封裝對光柵進(jìn)行增敏和保護(hù)，并通過實(shí)驗(yàn)來探究這種結(jié)構(gòu)的性能與優(yōu)缺點(diǎn)。在使用聚合物封裝的結(jié)構(gòu)中，通過調(diào)整受壓半徑、加大預(yù)拉力等方式將壓力靈敏度提高近80 db，使得傳感器性能得到大幅度提升。

采用雙光柵結(jié)構(gòu)，有效避免了溫度造成的交叉敏感現(xiàn)象。實(shí)物如圖1所示。

圖1 實(shí)物圖

2 工作原理

在光纖光柵存在軸向應(yīng)變時(shí)，其中心波長會產(chǎn)生較大的偏移，利用這一特性可完成多種類型的傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)，光纖光柵聲壓傳感器就是其應(yīng)用之一。光纖光柵外封裝是對聲波敏感的特殊結(jié)構(gòu)體，當(dāng)外界聲壓作用于結(jié)構(gòu)體時(shí)該結(jié)構(gòu)體會發(fā)生相應(yīng)的形變，這一形變帶動(dòng)光柵產(chǎn)生應(yīng)變，光柵波長變化與應(yīng)變之間存在對應(yīng)關(guān)系：通過波長解調(diào)系統(tǒng)解調(diào)出光纖光柵波長的變化量，即可得到光纖光柵上所發(fā)生的應(yīng)變量，該應(yīng)變量與增敏結(jié)構(gòu)體的形變量相同，再根據(jù)增敏結(jié)構(gòu)體對聲波的響應(yīng)特性即可得到外界聲壓的大小。

3 創(chuàng)新點(diǎn)

高靈敏度，雙光柵結(jié)構(gòu)。

4 市場前景

光纖光柵水聽器具有高靈敏度、便于小型化、全光傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，在水聲傳感中具有非常好的應(yīng)用前景。

在突破了探頭技術(shù)之后，光纖光柵水聽器的成陣研究將是下一步的研究重點(diǎn)。光纖光柵水聽器探頭是光纖光柵水聲傳感系統(tǒng)的基本組成單元，當(dāng)將其大規(guī)模復(fù)用之后，可以實(shí)現(xiàn)大孔徑探測聲納系統(tǒng)。利用光纖光柵水聽器光路復(fù)用技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)波分、時(shí)分混合復(fù)用陣列，可將該技術(shù)用于實(shí)現(xiàn)線列陣、面陣等聲陣列，再配以光電信號預(yù)處理系統(tǒng)，就可以構(gòu)成完整的全光纖聲納系統(tǒng)。