专利名称：矿用光纤光栅声音传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种矿用光纤光栅声音传感器，用于煤矿工人在井下遇到灾害后
通过光缆向井上呼叫，属于光传感测试技术领域。
背景技术：
煤矿井下工人作业环境是一个非常危险的工作环境。当煤矿井下发生矿难时，例 如发生水灾、火灾、塌方、瓦斯爆炸等。煤矿工人需要及时向井上调度中心呼救，尤其是在矿 难发生时矿工的逃生通道被切断后，如何与井上取得联系，使得救援人员能够准确的知道 遇难矿工的遇难地点和遇难情况对于救援工作来说至关重要，在以上工作完成的情况下， 才能保证救护人员及时准确的实施有效的救援工作。 目前，煤矿矿井应急呼救系统是利用井下电话的呼救按钮，当发生矿难时，矿工需 要及时跑到安装井下电话的地点，按下应急呼救按钮向调度中心呼救。存在的问题是，由于 井下电话一般安装在固定洞室内，井下电话安装的密度和数量较少，当发生矿难时，矿工很 难及时赶到电话地点呼救。另外，矿井电话所用电话线容易遭到破坏或供电停止，使得电话 在发生矿难时无法使用。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种矿用光纤光栅声音传感器，该传感器利用光纤光
栅传感井下的声音，不使用电源而是使用光源作为媒介，并能够在煤矿井下分布式布置。
本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是该种矿用光纤光栅声音传感
器，其特征是，包括传感光纤光栅、刚体和受音膜，所述的刚体为顶端开口的柱状，刚体上方
设有将刚体密封的受音膜，所述受音膜均匀绷紧；传感光纤光栅固定在受音膜的下方并与
受音膜的底面紧密接触，传感光纤光栅的两端伸出刚体；传感光纤光栅上的光栅位于受音
膜的下方。 所述的传感光纤光栅通过不干胶膜粘贴固定在受音膜的底面。 所述的不干胶膜与受音膜大小形状相等。 所述的受音膜为不锈钢膜。所述的不锈钢膜厚度在0. 005mm 0. 05mm之间。 所述传感光纤光栅、刚体和受音膜位于一保护壳内，传感光纤光栅的两端伸出保 护壳外，保护壳上对应受音膜的位置设有多个通孔。 在保护壳上传感光纤光栅伸出的一侧设有一喇叭口 ，喇叭口的中心孔内安装有一 根矿用光缆，传感光纤光栅的末端与喇叭口中心孔内的矿用光缆相连。 本实用新型的有益效果是 1、本实用新型不使用电源，而是采用光作为传感和传输信号，非常有利于在煤矿 等矿井下作为本质安全型传感器，不存在现有的供电式传感器因使用电源造成矿井下存在 不安全因素的问题。[0014] 2、本实用新型可以在一根光缆上串接数个。从而构成准分布式声音传输光缆，将 串接数个声音传感器的光缆布置在巷道内或采煤工作面上，以保证在发生矿难时矿工可以 及时就近在声音传感器旁边呼救。
图1为本实用新型的结构示意图； 图2为图1的仰视图； 图3为图1的右视图； 图4为光纤光栅、受音膜及不干胶膜的连接结构示意图； 图5为保护壳设有通孔的侧面结构示意图。 图中1传感光纤光栅，2受音膜，3刚体，4保护壳，5喇叭口，6矿用光缆，7不干胶膜。
具体实施方式如图1、图2、图3所示。 一种矿用光纤光栅声音传感器，包括传感光纤光栅1、刚体 3和受音膜2，所述的刚体3为顶端开口的柱状，刚体3上方设有将刚体3密封的受音膜2， 所述受音膜2均匀绷紧。传感光纤光栅1固定在受音膜2的下方并与受音膜2的底面紧密 接触，传感光纤光栅1的两端伸出刚体3 ;传感光纤光栅1上的光栅位于受音膜2的下方。 如图4，所述的传感光纤光栅1通过不干胶膜7粘贴固定在受音膜2的底面。传感 光纤光栅1和受音膜2接触还可以通过直接用胶粘的方式，但是从实验的效果来看，不干胶 膜粘接的方式效果要更好。所述的不干胶膜7与受音膜2大小形状相等，两者重合。两层 膜紧密接触和用条状的不干胶粘贴比起来，前者的实际效果要更好。 所述的受音膜2为不锈钢膜。受音膜2的制作材料包括金属材料和有机材料，作为 在矿井下使用时，若发生矿难，往往矿井下会出现高温，如火灾、瓦斯爆炸等。若矿井下出现 高温，有机材料很有可能会因为不耐高温而熔化或被烧毁，受音膜作为传感器的核心部件， 一旦被毁，则传感器会处于瘫痪状态，失去应有的作用。因此选择金属材料，建议使用耐高 温、使用寿命长的不锈钢膜。 所述的不锈钢膜厚度在0.005mm 0.05mm之间。若不锈钢膜的厚度超过了 0. 05mm，则声音引发的振动就会很微弱，传感效果不好；一般来说在保证声波引发的振动不 会使受音膜破裂的情况下，受音膜越薄，传感器就越灵敏，但考虑到实际加工成本和现实使 用情况，取不锈钢膜厚度在0. 005mm 0. 05mm之间。 如图5，为了更好的保护传感器的核心部件，所述传感光纤光栅1、刚体3和受音膜 2位于一保护壳4内，传感光纤光栅1的两端伸出保护壳4外，保护壳4上对应受音膜2的 位置设有多个通孔。在保护壳4上设置通孔可以让声音更好的传到受音膜2上，保证传感 器的传感效果。 在保护壳4上传感光纤光栅1伸出的一侧设有一喇叭口 5，喇叭口 5的中心孔内安 装有一根矿用光缆6，传感光纤光栅1的末端与喇叭口 5中心孔内的矿用光缆6相连。由于 传感光纤光栅1的两端伸出保护壳4夕卜，通过传感光纤光栅1可以连接到下一个光纤光栅 声音传感器，从而构成光纤光栅声音传感器的串联连接。[0027] 除去本实用新型所说明的创新技术内容外，其余技术均为本领域技术人员熟知技 术。 本实用新型的连接方式为受音膜2中间用不干胶膜7粘接一根传感光纤光栅1， 粘接时使传感光纤光栅1上的光栅位于受音膜2的下方，使受音膜2、传感光纤光栅1、不干 胶膜7成为一体，构成新的薄膜体。当光栅对应受音膜2的中心时，效果最好。将该薄膜体 周围粘接安装一刚体3，就形成了传感器的受音腔，薄膜体与刚体3连接时应使薄膜体均匀 紧绷，以保证传感效果。传感光纤光栅l从受音腔引出，并套上保护管。把传感光纤光栅l 与矿用光缆6用光纤熔接机熔接，在保护壳4一侧设有一喇叭口 5引出矿用光缆6，利于传 感器的防水防潮。 使用时，将声音传感器安装在矿井巷道内，当有声音传到传感器的受音腔时，声音 波引起受音膜2振动带动传感光纤光栅1振动，传感器输出的光强随声波产生周期性变化， 光强信号经光缆传输到井上检测终端。 利用传感光纤光栅1伸出保护壳4外的端头可以将多个传感器串接，构成准分布 式声音传输光缆，将串接数个声音传感器的光缆布置在巷道内或采煤工作面上，以保证在 发生矿难时矿工可以及时就近在声音传感器旁边呼救。 利用光源作为声音传感和传输信号，安全性好，尤其适于在煤矿等矿井下使用，用 做本质安全型传感器。
权利要求矿用光纤光栅声音传感器，其特征是，包括传感光纤光栅、刚体和受音膜，所述的刚体为顶端开口的柱状，刚体上方设有将刚体密封的受音膜，所述受音膜均匀绷紧；传感光纤光栅固定在受音膜的下方并与受音膜的底面紧密接触，传感光纤光栅的两端伸出刚体；传感光纤光栅上的光栅位于受音膜的下方。
2. 根据权利要求1所述的矿用光纤光栅声音传感器，其特征是，所述的传感光纤光栅 通过不干胶膜粘贴固定在受音膜的底面。
3. 根据权利要求2所述的矿用光纤光栅声音传感器，其特征是，所述的不干胶膜与受 音膜大小形状相等。
4. 根据权利要求1所述的矿用光纤光栅声音传感器，其特征是，所述的受音膜为不锈 钢膜。
5. 根据权利要求4所述的矿用光纤光栅声音传感器，其特征是，所述的不锈钢膜厚度 在0. 005mm 0. 05mm之间。
6. 根据权利要求1所述的矿用光纤光栅声音传感器，其特征是，所述传感光纤光栅、刚 体和受音膜位于一保护壳内，传感光纤光栅的两端伸出保护壳外，保护壳上对应受音膜的 位置设有多个通孔。
7. 根据权利要求6所述的矿用光纤光栅声音传感器，其特征是，在保护壳上传感光纤 光栅伸出的一侧设有一喇叭口，喇叭口的中心孔内安装有一根矿用光缆，传感光纤光栅的 末端与喇叭口中心孔内的矿用光缆相连。
专利摘要一种矿用光纤光栅声音传感器，属于传感测试装置，涉及一种使用光源作为媒介，能够在矿井下分布式布置的传感器。其特征是，包括传感光纤光栅、刚体和受音膜，刚体为顶端开口的柱状，刚体上方设有将刚体密封的受音膜；传感光纤光栅固定在受音膜的下方，传感光纤光栅的两端伸出刚体。使用时，将声音传感器安装在矿井巷道内，当有声音传到传感器的受音腔时，声音波引起受音膜震动带动传感光纤光栅震动，传感器输出的光强随声波产生周期性变化，光强信号经光缆传输到井上检测终端。可以利用光纤实现多个串接，形成分布式布置。使用光源作为媒介比起电源更加安全，尤其适于在煤矿等矿井下使用。
文档编号E21F11/00GK201548317SQ200920240859
公开日2010年8月11日 申请日期2009年11月6日 优先权日2009年11月6日
发明者刘旭军, 陈祥力 申请人:陈祥力