光纤拖曳水听器用零浮力光电转换装置的制作方法

1.本发明涉及光纤水听器技术领域，具体而言涉及光纤拖曳水听器用零浮力光电转换装置。


背景技术：

2.光纤水听器是一种建立在光纤、光电子技术基础上的水下声信号传感器，主要用于海洋声学环境中的声传播、噪声、混响、海底声学特性、目标声学特性等的探测，其中以干涉型光纤水听器技术最为成熟，其基本原理为：由激光发射接收器发出的激光经光纤耦合器分为两路，一路构成光纤干涉仪的传感臂，接受声波的调制，另一路则构成参考臂，不接受声波的调制，或者接受声波调制与传感臂的调制相反，接受声波调制的光信号经后端反射膜反射后返回光纤耦合器，发生干涉，干涉的光信号经光电探测器转换为电信号，由信号处理就可以获取声波的信息。
3.随着对海洋的开发，光纤水听器被越来越多的应用在海岸防御和海底勘探等领域，其中有一种光纤水听器的使用方法为将水听器放置在橡胶管中布放在潜水器后面随着潜水器的运动漂浮在海水中。在这种拖曳水听器需要使用光电转换模块将光纤水听器收集到的光信号转变为电信号，探测仪器才能对信号进行识别分析。
4.目前水听器用的光电转换模块设置在潜水器内部，外部的水听器则是直接通过水密光缆被潜水器拖拽，此种拖拽方式其光电转换模块与水密光缆的光电通路通道数固定，不能满足端口拓展的需求。


技术实现要素：

5.本发明提出一种技术方案，一种光纤拖曳水听器用零浮力光电转换装置，包括：
6.电缆接头，被设置在电缆的端头；
7.光缆接头，被设置在水听器光缆的端头；
8.模块舱，包括光电转换模块，所述光电转换模块包括电路板和激光发射接收器，所述电路板被设置能接收所述电缆接头传递的电信号，并将电信号通过所述激光发射接收器以光信号从所述光缆接头输出；且能接收所述光缆接头传递给所述激光发射接收器的光信号，并将光信号转化为电信号从所述电缆接头输出，完成所述电缆接头与光缆接头之间的电/光信号、光/电信号转换；
9.其中，所述光电转换模块的第一端设有与所述电缆接头连接并传导电信号的电插座，第二端设有与所述光缆接头连接并传导光信号的光插座，所述电插座上设置多个电插孔，所述电缆接头上设置数量小于等于所述电插孔的电插针，使所述电缆接头与电插座对接后，形成一个以上的电路通道；
10.且所述电缆接头、模块舱和光缆接头在海水中呈零浮力。
11.优选的，所述模块舱还包括模块外壳体，所述光电转换模块被设置密封安装在所述模块外壳体内，所述模块外壳体和/或光电转换模块包括重量调整区域，所述重量调整区
域可以被减材加工去除，以调整所述模块舱的重量，使所述模块舱在海水中呈零浮力。
12.优选的，所述光插座与电插座之间通过螺钉螺接安装有支撑架，所述支撑架包括所述重量调整区域。
13.优选的，所述模块外壳体被设置呈空心圆柱体，内部具有贯通的舱室，且所述模块外壳体内壁上设有一个以上的阶梯槽，用于调整所述模块外壳体的重量。
14.优选的，所述模块外壳体的内壁设有两个内径不同的所述阶梯槽，所述光电转换模块由内径较大的一侧安装至所述舱室内，且所述光插座与电插座分别位于所述舱室的两端，并与所述模块外壳体内壁贴合密封。
15.优选的，所述电缆接头和光缆接头均包括尾附结构，所述尾附结构包括密度高于海水的橡胶层以及密度低于海水的空心玻璃微珠，通过控制空心玻璃微珠的比例使电缆接头和光缆接头在海水中呈零浮力。
16.优选的，所述电路板包括光电转换电路，用于将电信号加载到激光发射接收器，使激光发射接收器受电信号控制发射对应的光信号到所述光插座，并用于将由激光发射接收器接收的光信号转换为电信号输出到所述电插座，使插接在所述电插座上的电缆接头与插接在所述光插座上的模块舱之间实现电/光信号以及光/电信号转换。
17.优选的，所述电插座包括电插座接口以及固定于所述电插座接口内侧与所述电路板电连接的所述电插孔；所述光插座包括光插座壳体，所述光插座壳体的中心位置开设有与所述激光发射接收器发射端连通的通孔。
18.优选的，所述电缆接头包括：
19.电插针，被设置通过电导线与电缆电连接；
20.电插头前壳体，被设置套装在电缆的端部，且远离所述电缆的一端设置用于固定电插针的电绝缘板；
21.电插头后壳体，螺接安装在所述电插头前壳体的外侧，用于将所述电插头前壳体固定在所述电缆的外侧；
22.电紧固壳体，被设置转动安装在所述电插头前壳体的外侧，并能螺接安装在所述电插座接口的外侧，将所述电插头前壳体对插固定在所述电插座接口端部；
23.电插头硫化尾附，被设置在所述电缆外侧靠近所述电插头前壳体的一端，并包覆在所述电插头后壳体、电插头前壳体的外侧；
24.其中，所述电插头硫化尾附包括掺杂有空心玻璃微珠的硫化丁腈橡胶，且所述硫化丁腈橡胶内空心玻璃微珠含量可调整，以使所述电缆接头在海水中呈零浮力。
25.优选的，所述光缆接头包括：
26.光接触件，被设置通过光纤与光缆光耦合；
27.光插头后壳体，被设置套装在所述光缆的端部，且沿轴线方向开设有容纳光接触件、光纤的阶梯孔；
28.光插头前壳体，被设置套装在所述光插头后壳体与光接触件的外侧，且所述光接触件的轴心处开设有供所述光接触件轴向限位的插孔，所述光插头后壳体与光接触件之间安装有弹簧，使所述光接触件能始终弹性抵靠所述光插头前壳体；
29.光紧固壳体，被设置转动安装在所述光插头前壳体的外侧，并能螺接安装在所述光插座壳体的外侧，将所述光插头前壳体对插固定在所述光插座壳体端部；
30.光插头尾附，被设置在所述光缆外侧靠近所述光插头后壳体的一端，并包覆在所述光插头前壳体、光插头后壳体的外侧；
31.其中，所述光插头尾附包括掺杂有空心玻璃微珠的硫化丁腈橡胶，且所述硫化丁腈橡胶内空心玻璃微珠含量可调整，以使所述光缆接头在海水中呈零浮力。
32.优选的，所述电插座接口的内侧设有沿远离所述电路板方向逐级缩小的三级阶梯槽，所述三级阶梯槽内沿靠近所述电路板的方向依次安装电插座绝缘体、电插座绝缘压板和固定器，所述电插座绝缘体、电插座绝缘压板被所述固定器压接固定在所述三级阶梯槽内，所述电插座绝缘压板上朝向所述电缆接头的一侧固定安装有所述电插孔和导销，所述电插孔位于所述电插座绝缘体内侧，所述导销凸出于所述电插座绝缘体。
33.优选的，所述激光发射接收器与支撑架之间固定安装有散热柱，所述支撑架与模块外壳体的内壁贴触。
34.由以上技术方案，本发明提出的光纤拖曳水听器用零浮力光电转换装置采用密封壳体将光电转换模块封装为密封模块，模块两端分别装有光连接器插座和电连接器插座，配接专用的水密光连接器和电连接器使整个模块具有密封功能，能够根据水听器的布设数量灵活的转换光电通道数量。
35.与现有技术相比，本发明的光纤拖曳水听器用零浮力光电转换装置的显著优点在于：
36.1.利用支撑架将光电转换电路板、激光发射接收器、散热柱、光插座、电插座组合在一起后整体安装在密封舱外壳上，实现了产品的模块化，有利于提高生产效率，同时，模块舱被设置成预留减材区域，便于根据需求控制模块舱的重量，以满足零浮力需求；
37.2.利用丁腈橡胶混合玻璃微珠制作插头尾附，使电缆接头和光缆接头在海水中呈零浮力。
附图说明
38.附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：
39.图1是本发明实施例所示光纤拖曳水听器用零浮力光电转换装置的外形结构示意图；
40.图2是本发明实施例所示光纤拖曳水听器用零浮力光电转换装置中电缆接头的剖视结构示意图；
41.图3是本发明实施例所示光纤拖曳水听器用零浮力光电转换装置中模块舱的剖视结构示意图；
42.图4是本发明实施例所示光纤拖曳水听器用零浮力光电转换装置中光缆接头的剖视结构示意图；
43.图5是本发明实施例所示光纤拖曳水听器用零浮力光电转换装置中模块外壳体的剖视结构示意图；
44.图6是本发明实施例所示光纤拖曳水听器用零浮力光电转换装置中光电转换模块的剖视结构示意图；
45.图7是本发明实施例所示光纤拖曳水听器用零浮力光电转换装置中光电转换模块在电插座一侧的轴侧视结构示意图；
46.图8是本发明实施例所示光纤拖曳水听器用零浮力光电转换装置中光电转换模块在光插座一侧的轴侧视结构示意图；
47.图9是本发明实施例所示光纤拖曳水听器用零浮力光电转换装置中电缆接头的立体结构示意图；
48.图10是本发明实施例所示光纤拖曳水听器用零浮力光电转换装置中光缆接头的立体结构示意图。
具体实施方式
49.为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
50.例如水下探测过程中需要根据需求选择不同的水听器阵列，因此水听器的数量也不一致，则无法根据具体的使用需求灵活调整光电通路通道数，因此亟需一种光纤拖曳水听器用零浮力光电转换装置。
51.由于水密光缆在有一定压力的海水中工作，水听器也需要在潜水器身后横向拖曳，因此本发明旨在使外置的光电转换装置需要具有耐海水或者轻蜡油介质的带压力的液体中的实现光电信号转换的功能，且其本身以及配套线缆的密度与海水相似，在海水中相对浮力约为零。
52.【光纤拖曳水听器用零浮力光电转换装置】
53.因此本发明提出一种技术方案，一种光纤拖曳水听器用零浮力光电转换装置，应用于潜水器、水下机器人用水下拖曳体光纤水听器的传输通道中的光电信号转换，具有可在深水0～700m使用，体积小、零浮力的特点，如图1所示，该装置主要包括电缆接头1、模块舱2和光缆接头3。
54.如图2和图4所示，电缆接头1被设置在电缆105的端头，光缆接头3被设置在水听器光缆310的端头，模块舱2被设置能分别与电缆接头1、光缆接头3承插固定，并能对电缆接头1与光缆接头3之间进行电/光信号、光/电信号转换。
55.如此，可以实现将光电转换模块外置，并采用可插接的方式灵活调整电缆105与水听器光缆310之间光电转换的通道数，以适应更多的使用需求情况。
56.电缆接头
57.结合图2和图9所示，电缆接头1包括电插头硫化尾附101、电插头后壳体102、电插头前壳体103、电紧固壳体104、电插头卡圈107、电插针108、电绝缘板109、电插头o型圈110。
58.其中，电插头后壳体102与通过电插头前壳体103通过螺纹连接，在连接时电插头后壳体102上的斜面压紧电插头前壳体103的斜面，使电插头前壳体103上带螺纹的分瓣式卡爪径向收缩，螺纹齿嵌入电缆105，完成电缆105与电缆接头1的固定连接，然后通过电插头硫化尾附101的密封，形成结构稳定的插头壳体。
59.光缆接头
60.结合图4和图10所示，光缆接头3包括光插头前壳体301、光紧固壳体302、光插头后壳体303、光插头尾附304、光接触件305、弹簧306、光插头卡圈307、光插头o型圈308。
61.进一步的，光缆310与光插头后壳体303之间采用光插头尾附304密封，光插头后壳
体303与光插头前壳体301之间采用过盈方式配合，并采用光插头o型圈308密封，同时被光插头尾附304固定，光缆310中的光纤309通过光接触件305和弹簧306实现定位和传输功能。
62.在具体的实施例中，光接触件305采用陶瓷材料制成的光插针，光插头前壳体301和光插头后壳体303均采用不锈钢或铝合金材质，光插头后壳体303套装在光缆310的端部，且沿轴线方向开设有容纳光接触件305、光纤309的阶梯孔，光插头前壳体301套装在光插头后壳体303与光接触件305的外侧，光接触件305的轴心处开设有供光接触件305轴向限位的插孔，光插头后壳体303与光接触件305之间安装有弹簧306，使光接触件305能始终弹性抵靠光插头前壳体301，如此，在光缆接头3插接安装时，能够保证光耦合的稳定性。
63.进一步的，电插头硫化尾附101和光插头尾附304均包括掺杂有空心玻璃微珠的硫化丁腈橡胶，且硫化丁腈橡胶内空心玻璃微珠含量可调整，优选的，电插头硫化尾附101和光插头尾附304均采用耐轻蜡油的丁腈橡胶零件整体注塑，与缆和金属壳体紧密结合形成密封，丁腈橡胶密度为1.2略大于海水，在制作时向其中掺入密度为0.5的耐压空心玻璃微珠，则可以将其密度调节为小于海水，结合金属壳体以后，使电缆接头1和光缆接头3在海水中呈零浮力。
64.模块舱
65.进一步的，结合图3所示，模块舱2包括模块外壳体213以及密封安装在模块外壳体213内的光电转换模块。
66.其中，光电转换模块包括与电缆接头1连接并传导电信号的电插座以及与光缆接头3连接并传导光信号的光插座。
67.进一步的，为了使电插座与光插座之间能够保证连接的稳定性，如图6所示，光插座与电插座之间通过螺钉203螺接安装有支撑架212，支撑架212和模块外壳体213均采用合金材质，具有高强度，起到对内部光电转换模块的稳固、保护作用，并且模块外壳体213和/或光电转换模块包括重量调整区域，重量调整区域可以被减材加工去除，以调整模块舱2的重量，使模块舱2在海水中呈零浮力。
68.在具体的实施例中，光电转换模块还包括用于接收/发射电信号的电路板204以及电连接在电路板204一端用于接收/发射光信号的激光发射接收器205，激光发射接收器205的端部固定连接光插座，电路板204的另一端电连接电插座，电路板包括光电转换电路，用于将电信号加载到激光发射接收器205，使激光发射接收器205受电信号控制发射对应的光信号到光插座，并用于将由激光发射接收器205接收的光信号转换为电信号输出到电插座，使插接在电插座上的电缆接头1与插接在光插座上的模块舱2之间实现电/光信号以及光/电信号转换。
69.优选的，激光发射接收器205与支撑架212之间固定安装有散热柱214，支撑架212与模块外壳体213的内壁贴触，形成激光发射接收器205的热传导散热通道。
70.如图5所示，模块外壳体213被设置呈空心圆柱体，内部具有贯通的舱室2131，光插座与电插座分别位于舱室2131内的两端，并与模块外壳体213内壁贴合密封，且模块外壳体213内壁上设有一个以上的阶梯槽2132，用于调整模块外壳体213的重量。
71.在优选的实施例中，模块外壳体213的内壁设有两个内径不同的阶梯槽2132，光电转换模块由内径较大的一侧安装至舱室2131内，且光插座与电插座分别位于舱室2131的两端，并与模块外壳体213内壁贴合密封。
72.如此，产品在安装时，先将电路板204、激光发射接收器205、电插座、光插座组装完成后，在电插座和光插座的外侧均安装模块舱o型圈201，然后整体推入模块外壳体213内(如图3中由左向右推入)，然后使用光插座固定圈216和光插座卡圈217将其与外壳体锁紧即完成模块舱2的装配。
73.结合以上，本技术中的光电转换模块利用支撑架212将电路板204、激光发射接收器205、散热柱214、光插座、电插座组合在一起后整体安装在模块外壳体213上，实现了产品的模块化，有利于提高生产效率，由于电缆接头1、模块舱2和光缆接头3的体积固定，电缆接头1、模块舱2和光缆接头3均被设置能根据海水密度调整重量，通过计算可以准确控制各个部分的重量，以使装置整体密度为1～1.05之间，在海水中呈零浮力。
74.电插座
75.如图6所示，电插座包括电插座接口206以及固定于电插座接口206内侧与电路板204电连接的电插孔208。
76.进一步的，结合图6和图7，电插座接口206的内侧设有沿远离电路板204方向逐级缩小的三级阶梯槽，三级阶梯槽内沿靠近电路板204的方向依次安装电插座绝缘体207、电插座绝缘压板209和固定器211，电插座绝缘体207、电插座绝缘压板209被固定器211压接固定在三级阶梯槽内，电插座绝缘压板209上朝向电缆接头1的一侧固定安装有电插孔208和导销210，电插孔208位于电插座绝缘体207内侧，另一端与电路板204之间焊接固定，形成焊接点202，导销210凸出于电插座绝缘体207。
77.相应的，结合图2和图9，电插头前壳体103端口内侧的三级阶梯槽内固定安装电绝缘板109，电绝缘板109上设置了通过电导线106与电缆105电连接的电插针108，并且电绝缘板109还设置了导向孔。
78.如此，当电缆接头1向电插座方向移动插接时，电插头前壳体103的端部首先插入到电插座接口206的内侧，并在持续靠近过程中，导销210插入到电绝缘板109上的导向孔内，提高电缆接头1与电插座对插的精准度，而后电插针108持续的插入到金属的电插孔208中，完成导体的对接，实现电导通。
79.在优选的实施例中，电插座上设置多个电插孔208，电缆接头1上设置数量小于等于电插孔208的电插针108，使电缆接头1与电插座对接后，形成一个以上的电路通道。
80.在图示的示例中，电插孔208设置为六个，电插座可以根据水听器的使用数量，选择带有1～6个电插针108的电缆接头1，进行灵活选择，在具体的实施例中，电插针108的数量可以根据实际使用需求设置更多，以增大可选择性。
81.进一步的，为了使电缆接头1和电插座对接后能保持固定，如图2和图9所示，电紧固壳体104被设置转动安装在电插头前壳体103的外侧，并能螺接安装在电插座接口206的外侧，如此，当电插头前壳体103和电插座接口206对插后，电紧固壳体104位于电插座接口206的外侧，利用其内侧的螺纹与电插座接口206外壁的螺纹相互配合，实现螺接固定，保证轴向连接的稳定性。
82.光插座
83.如图6所示，光插座包括光插座壳体215，光插座壳体215的中心位置开设有与激光发射接收器205发射端连通的通孔。
84.在具体的实施例中，光插座壳体215通过螺钉203与支撑架212螺接固定，当光缆接
头3向光插座上对接时，光插头前壳体301首先插入到光插座壳体215的端口内侧，然后光接触件305插入到光插座壳体215中间位置的通孔内，直至光接触件305与激光发射接收器205的发射端光耦合。
85.进一步的，为了使光缆接头3与光插座插接后保持固定，光紧固壳体302被设置转动安装在光插头前壳体301的外侧，并能螺接安装在光插座壳体215的外侧，如此，当光插头前壳体301与光插座壳体215对插后，光紧固壳体302位于光插座壳体215的外侧，利用其内侧的螺纹与光插座壳体215外壁的螺纹相互配合，实现螺接固定，则能保证轴向连接的稳定性。
86.结合以上实施例，本技术的光电转换装置采用密封壳体将电路板204及激光发射接收器205等原件封装为密封模块，模块两端分别装有水密的光连接器插座和电连接器插座，配接专用的水密光连接器和电连接器使整个模块具有密封功能，能够根据水听器的布设数量灵活的转换光电通道数量。
87.如此，本装置可以使光电转换模块在7mpa的海水或轻蜡油中正常使用，模块采用密封圈或密封胶进行密封，密封可靠且容易更换，装置的电接口和光接口可拆卸和锁紧，维护方便。模块中间为空腔，在设计时通过控制空腔尺寸以及在硫化密封胶内增加密度小于海水的耐压力玻璃微珠对装置重量进行调节，使装置整体密度为1～1.05之间，实现在海水中的悬浮功能。
88.虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。