一种基于相干合成技术的双光纤传声器系统

本发明属于光纤传感，尤其涉及一种基于相干合成技术的双光纤传声器系统。

背景技术：

1、声波探测在工业制造、航空航天、交通噪声监测和管道泄露监测等领域具有广泛地应用。传声器就是将声波信号转换为电信号的装置。目前广泛应用的是电容传声器，它是利用极薄的金属薄膜作为电容的一极，与另一固定电极组成了电容器。原理是声波引起金属薄膜的振动从而导致电容两极距离产生变化，保持电容两极间电位不变，则声波振动会导致电容存储电量产生变化，依靠电容量的变化而起换能作用的传声器。由于其工作原理可知，电传声器含有有源器件，非常容易受电磁干扰且不防潮，因此不适合在有强电磁干扰以及潮湿的环境下工作。

2、光纤传声器以其抗电磁干扰、耐腐蚀、体积小、灵敏度高和可远距离传输信号等优点，引起了人们的广泛关注，但是现有的光纤传声器无法提高在复杂环境下对声波探测的精度、信噪比和声压灵敏度，最终无法精确测量声波参数。

技术实现思路

1、本发明提出了一种基于相干合成技术的双光纤传声器系统，利用新颖的双光纤结构对声压信号进行采集，以解决上述现有技术中存在无法精确测量声波参数的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于相干合成技术的双光纤传声器系统，包括：

3、光源，用于发射固定波长的单色光；

4、与所述光源连接的导光单元，用于将所述单色光进行分光，得到多束光信号；

5、与所述导光单元连接的拾音模块，采用熔点高的无源元件，所述拾音模块包括：双光纤和反射膜，所述拾音模块用于采集声音信息，基于双光纤和反射膜，得到含有声音信息的多束相干光信号；

6、所述导光单元，还用于通过相干合成技术，将所述多束相干光信号干涉合成单束光信号；

7、与所述导光单元连接的光电探测模块，用于将所述单束光信号转换为电信号，通过代码将所述电信号还原为声音信号。

8、优选地，所述双光纤的长度相等，且平行放置在同一水平面，所述双光纤的端面和所述反射膜的距离相等，并构成两个相同的f-p干涉腔。

9、优选地，所述反射膜可拆换，采用热膨胀系数小的薄膜材料。

10、优选地，所述导光单元包含若干个端口，所述端口用于将单束光分成多束光，还用于将多束光合成单束光。

11、优选地，所述拾音模块还包括：双芯光纤石英套管和石英套管外壳；

12、所述双芯光纤石英套管，用于固定双光纤；

13、所述石英套管外壳，用于固定反射膜和所述双芯光纤石英套管。

14、优选地，还包括：数据采集模块和数据处理模块；

15、所述数据采集模块，用于采集电信号；

16、所述数据处理模块，用于对所述电信号进行滤波处理，并通过代码还原声音信号。

17、优选地，所述电信号的电压值，用于反映所述反射膜的振动频率和振动幅值。

18、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

19、本发明提供了一种基于相干合成技术的双光纤传声器系统，通过双光束探测声波技术，利用相干光干涉合成原理可消除相位变化引起的信号失真等问题，使信号更稳定、纯净，可提高传声器灵敏度、信噪比和稳定性，并具有低成本、实时性好和适用性好等优点。

20、本发明所述传声器系统可以开发为集成器件，使声波测量设备小型化，便于实际现场应用。并且易复用组成阵列，实现声源的多点采集与定位。

21、本发明所述传声器系统容错能力强，若两根光纤中某一根光纤发生问题，另一个根光纤仍能保持正常的声压采集，从而增强了传声器系统的可靠性。

22、所述传声器系统的拾音模块采用无源元件，且熔点高，适用于强电磁干扰、高温、高压和强腐蚀等极端环境下对声压、振动等参数的测量。

23、所述传声器系统的反射膜可在不同的测试场景根据需求进行更换，比如频率响应范围，声压灵敏度等参数有不同需求时，可以方便快捷的更换反射膜，易组装。

技术特征：

1.一种基于相干合成技术的双光纤传声器系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于相干合成技术的双光纤传声器系统，其特征在于，所述双光纤的长度相等，且平行设置在同一水平面，所述双光纤的端面和所述反射膜的距离相等，并构成两个相同的f-p干涉腔。

3.根据权利要求1所述的基于相干合成技术的双光纤传声器系统，其特征在于，所述反射膜可拆换，采用热膨胀系数小的薄膜材料。

4.根据权利要求1所述的基于相干合成技术的双光纤传声器系统，其特征在于，所述导光单元包含若干个端口，所述端口用于将单束光分成多束光，还用于将多束光合成单束光。

5.根据权利要求1所述的基于相干合成技术的双光纤传声器系统，其特征在于，所述拾音模块还包括：双芯光纤石英套管和石英套管外壳；

6.根据权利要求1所述的基于相干合成技术的双光纤传声器系统，其特征在于，还包括：数据采集模块和数据处理模块；

7.根据权利要求1所述的基于相干合成技术的双光纤传声器系统，其特征在于，所述电信号的电压值，用于反映所述反射膜的振动频率和振动幅值。

技术总结
本发明公开了一种基于相干合成技术的双光纤传声器系统，属于光纤传感领域，包括：光源，用于发射固定波长的单色光；与光源连接的导光单元，用于将所述单色光进行分光，得到多束光信号；与所述导光单元连接的拾音模块，采用熔点高的无源元件，所述拾音模块包括：双光纤和反射膜，所述拾音模块用于采集声音信息，基于双光纤和反射膜，得到含有声音信息的多束相干光信号；所述导光单元，还用于通过相干合成技术，将多束相干光信号干涉合成单束光信号；与导光单元连接的光电探测模块，用于将单束光信号转换为电信号，通过代码将电信号还原为声音信号。本发明能够用于极端环境下声压、振动等参数的监测，还能提高传声器灵敏度、信噪比和稳定性。

技术研发人员：姜春雷,闫论,刘伟,王秀芳,陈朋,于欣欣,郏起鹏,邵上钊
受保护的技术使用者：东北石油大学三亚海洋油气研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13