技术特征：
1.一种fp干涉型声波探测器，其特征在于，包括：光源(1)、光纤环形器(2)、fp传感头(3)、光谱实时采集模块(4)和信号处理解调模块(5)；所述光纤环形器(2)包括三个端口，第一端口连接至所述光源(1)的输出端，第二端口连接所述fp传感头(3)，第三端口连接至所述光谱实时采集模块(4)的输入端，所述光纤环形器(2)用于控制光源(1)产生的光信号传输至fp传感头(3)，携带待测的声波信号后反射至光谱实时采集模块(4)；所述光谱实时采集模块(4)的输入端连接至所述光纤环形器(3)的第三端口，输出端连接至所述信号处理解调模块(5)，用于实时采集光谱信号；所述信号处理解调模块(5)用于解调相位，进而解调出待测的声波信号。2.如权利要求1所述的声波探测器，其特征在于，所述fp传感头(3)包括：光纤准直器(6)、插芯(7)、套管(8)和薄膜(9)；所述光纤准直器(6)固定于所述插芯(7)内部，所述薄膜(9)位于所述套管(8)端面，所述插芯(7)固定于所述套管(8)内部，在所述薄膜(9)和所述光纤准直器(6)的端面之间形成fp腔体，所述薄膜(9)用于将声波转换为薄膜振动，从而改变fp腔体的腔长，将声波探测转换为解调干涉光的相位变化。3.如权利要求2所述的声波探测器，其特征在于，所述光纤准直器(6)包括：单模光纤(10)、增透膜(11)、自聚焦透镜(12)和增反膜(13)；所述单模光纤(10)端面和自聚焦透镜(12)内表面之间做0
°
角耦合，所述自聚焦透镜(12)与所述单模光纤(10)的耦合端面镀有增透膜(11)，所述自聚焦透镜(12)外表面镀增反膜(13)，作为fp腔体的一个反射面，另一个反射面是薄膜(9)。4.如权利要求2所述的声波探测器，其特征在于，所述薄膜(9)为圆形薄膜。5.如权利要求2所述的声波探测器，其特征在于，所述薄膜(9)的材料为金属或者复合材料。6.如权利要求5所述的声波探测器，其特征在于，所述薄膜(9)的反射率高于增反膜(13)。7.如权利要求1所述的声波探测器，其特征在于，所述光源(1)为宽谱光源。8.一种基于权利要求1至7任一项所述的声波探测器的声波探测方法，其特征在于，包括下述步骤：s1.对fp传感头的反射光谱进行实时采集，所述反射光谱由待测声波引起薄膜振动，导致反射的干涉光信号相位变化产生；s2.对采集到的反射光谱进行傅里叶变换，傅里叶谱上可以观察到一系列特征频率峰；s3.锁定每一帧反射光谱的傅里叶频谱上的第d阶频率峰并得到该处频谱分量的实部和虚部，其中d≥2；s4.对第d阶频率处的频谱分量的实部和虚部进行运算得到声波引起的相位变化，即相位解调结果；s5.对所述相位解调结果中每一个时刻与前一个时刻相位的差的绝对值大于阈值的点进行相位循环修正；s6.根据修正后的相位解调结果，通过标准传感器的标定结果，得到待测的声波信号。9.如权利要求8所述的声波探测方法，其特征在于，在反射光谱的傅里叶谱的第d阶特
征频率峰处解调得到的相位值将为在第一阶特征频率峰处解调的d倍。10.如权利要求8所述的声波探测方法，其特征在于，s5中所述相位循环修正具体为：对解调出来的相位中与前一个相位值之差的绝对值大于阈值的点进行相位修正，如果此时相位大于等于前一个，则减去π，如果此时相位小于前一个相位值，则加上π，直至相邻两点相位差的绝对值小于阈值，此时认为不存在相位跳变。
技术总结
本发明公开了一种FP干涉型声波探测器及声波探测方法，属于声波探测技术领域，包括光源、光纤环形器、FP传感头、光谱实时采集模块和信号处理解调模块。FP传感头由光纤准直器、陶瓷插芯、金属套管和薄膜构成，并且对光纤准直器进行了一定设计。通过使用改进的傅里叶相位解调算法，可以得到与腔长变化量成正比的光谱相位变化量，并且改进后的解调算法大大拓宽了探测系统的动态范围。针对非本征型高精细度FP传感器，本发明中提出的相位解调方法可以通过在光谱的傅里叶频谱上高阶特征频率峰处进行傅里叶相位解调，实现相位倍增，增加传感器的相位灵敏度。相位灵敏度。相位灵敏度。
技术研发人员：鲁平 舒倩 熊万泽 张万金 瞿致远 司马朝坦 刘德明
受保护的技术使用者：深圳华中科技大学研究院
技术研发日：2022.02.23
技术公布日：2022/5/30