br>[0028]实施例7
[0029]在以上的实施例1?5中，在声耦合锥7的顶部加工有光导纤维安装孔β，光导纤维3的一端用环氧树脂胶粘接在光导纤维安装孔β内，光导纤维3的另一端从封盖2的中心孔穿β出，封盖2的中心孔β内用环氧树脂胶填充粘接，栅区长度为10mm，在光导纤维3上栅区用氢氟酸腐蚀成直径为30?50 μ m，栅区上写有相移光栅，相移光栅的波长与实施例1相同。其它零部件以及零部件的联接关系与相应的实施例1相同。
[0030]实施例8
[0031]在以上的实施例1?7中，在声耦合锥7的顶部加工有光导纤维安装孔β，光导纤维3的一端用环氧树脂胶粘接在光导纤维安装孔β内，光导纤维3的另一端从封盖2的中心孔β穿出，封盖2的中心孔β内用环氧树脂胶填充粘接，在光导纤维3上用氢氟酸腐蚀成直径为30?50 μ m的栅区，栅区长度与相应的实施例相同，栅区上写有相移光栅，相移光栅的波长为1540nm。其它零部件以及零部件的联接关系与相应的实施例相同。
[0032]实施例9
[0033]在以上的实施例1?7中，在声耦合锥7的顶部加工有光导纤维安装孔β，光导纤维3的一端用环氧树脂胶粘接在光导纤维安装孔β内，光导纤维3的另一端从封盖2的中心孔β穿出，封盖2的中心孔β内用环氧树脂胶填充粘接，在光导纤维3上用氢氟酸腐蚀成直径为30?50 μ m的栅区，栅区长度与相应的实施例相同，栅区上写有相移光栅，相移光栅的波长为1560nm。其它零部件以及零部件的联接关系与相应的实施例1相同。
[0034]为了验证本发明的有益效果，发明人采用本发明实施例1制备的间接耦合锥形光纤光栅超声传感器进行了实验，各种试验情况如下:
[0035]1、建立测试系统
[0036]将可调激光器通过光纤与光纤环形器相连，光纤环形器通过光纤与光电探测器相连，光电探测器通过电缆与示波器相连，超声波发生器通过同轴电缆与压电陶瓷换能器相连，构成用于测试本发明的测试系统。
[0037]2、测试方法
[0038]在水箱内装入水，水箱底部放置一块厚度为50mm的有机玻璃板，有机玻璃板用于检测其上、下表面反射的300KHZ脉冲超声波信号，测量时将本发明通过光纤与光纤环形器相连，间接耦合锥形光纤光栅超声传感器的声耦合锥7浸入水中，声耦合锥7的下端面距离有机玻璃板上表面6cm。接通可调激光器和超声发生器的电源，超声发生器发出的脉冲信号经水传输至有机玻璃板后，一部分声波信号直接经有机玻璃板上表面反射，另一部分传输至下表面后再反射，反射的超声波信号由声耦合锥7耦合至相移光栅，超声波耦合至光纤并沿光纤传播时会对传感区产生弯曲或拉伸应变，导致光纤几何长度、折射率等参量发生改变，进而调制光信息。可调激光器发出的窄线宽激光通过光纤环形器传输至本发明，被调制的光信息再经本发明传输至光纤环形器，传输至光电探测器，将光信号转换至电压信号，经同轴电缆传输至示波器，示波器显示出有机玻璃板两个反射面反射的超声信号曲线，实验结果见图3中曲线a和曲线b所示。在图3中，曲线a是示波器采集模式为实时采集时测量结果，曲线b是示波器采集模式为16次平均采集模式测量结果。
[0039]在有机玻璃板下表面和水箱底面之间放置高度为1.5cm的垫片，检测有机玻璃板上、下表面和水箱底面反射的脉冲超声波信号，实验结果如图3中曲线c、曲线d所示。在图3中，曲线c是示波器采集模式为实时采集模式时测量结果，曲线d是示波器采集模式为16次平均采集模式时测量结果。
[0040]在检测有机玻璃板上、下表面反射的超声波信号时，曲线a、曲线b时间采样点620和850处出现明显的界面超声信号，分别为有机玻璃板的上、下表面所反射的超声信号。加1.5cm垫片之后，检测有机玻璃板上、下表面和水箱底面反射的超声波信号时，曲线c、曲线d时间采样点510、740和850处出现明显的界面超声信号，分别为有机玻璃板的上、下表面和水箱底面所反射的超声信号。由图3可看出，本发明对地震物理模型可实现多层超声成像。
[0041]实验结果表明，本发明对300KHZ波段的超声信号具有良好的响应特性、稳定性、灵敏度，在实时采集模式下，光谱信噪比高，有机玻璃板上表面和下表面反射的超声信号可清晰识别，适应地震物理模型中动态扫描采集样品反射信号的需求，利于实时采集，实现超声多层成像，可用于结构无损检测、油气田物理模型成像、弹性波速度建模、生物医疗、潜艇声纳等技术领域，具有广泛的应用前景。
【主权项】
1.一种间接耦合锥形光纤光栅超声传感器，其特征在于:在壳体(1)上端设置中心位置加工有中心孔的封盖(2)，封盖⑵与壳体⑴之间设置有封盖消声垫(4)，壳体⑴下端设置有声耦合锥(7)，声耦合锥(7)与壳体(1)下端之间设置有声耦合锥消声垫(6)，声耦合锥(7)的顶部加工有光导纤维安装孔(β)，光导纤维(3) —端设置在光导纤维安装孔(β)内、另一端从封盖⑵的中心孔穿出，光导纤维⑶上写有光栅(5)，光栅(5)的栅区长度为1?10mm，光栅(5)的波长为1540?1560nmo2.根据权利要求1所述的间接耦合锥形光纤光栅超声传感器，其特征在于:所述的声耦合锥(7)的底面直径为1?10mm，声耦合锥(7)的锥角(α为60°?120°。3.根据权利要求1或2所述的间接耦合锥形光纤光栅超声传感器，其特征在于:所述的声耦合锥(7)的底面直径与壳体(1)的外径相同。4.根据权利要求1所述的间接耦合锥形光纤光栅超声传感器，其特征在于:所述的光栅(5)为相移光栅。
【专利摘要】一种间接耦合锥形光纤光栅超声传感器，壳体上端设加工中心孔的封盖，封盖与壳体之间设封盖消声垫，壳体下端设声耦合锥，声耦合锥与壳体下端之间设声耦合锥消声垫，声耦合锥顶部加工光导纤维安装孔，光导纤维一端设在光导纤维安装孔内、另一端从封盖中心孔穿出，光导纤维上写有光栅，光栅的栅区长度为1～10mm、波长为1540～1560nm。经测试，本发明对300KHz波段超声信号有良好的响应特性、稳定性、灵敏度，在实时采集模式下，光谱信噪比高，对机玻璃板上下表面反射的超声信号可清晰识别，适应地震物理模型中动态扫描采集，实现超声多层成像，可用于结构无损检测、油气田物理模型成像、弹性波速度建模、生物医疗等技术领域。
【IPC分类】G01H9/00
【公开号】CN105424163
【申请号】CN201510728121
【发明人】乔学光, 邵志华, 荣强周, 李佳成
【申请人】西北大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年10月30日