光纖光柵水聽器

解放軍裝備學院

劉翔宇，王宏偉，姚恩澤，殷清華，李 茂

指導老師：唐曉剛

1 作品簡介

文中設計了一款基于光纖光柵傳感，并采用聚合物增敏的水聽器。采用聚合物封裝對光柵進行增敏和保護，并通過實驗來探究這種結構的性能與優缺點。在使用聚合物封裝的結構中，通過調整受壓半徑、加大預拉力等方式將壓力靈敏度提高近80 db，使得傳感器性能得到大幅度提升。

采用雙光柵結構，有效避免了溫度造成的交叉敏感現象。實物如圖1所示。

圖1 實物圖

2 工作原理

在光纖光柵存在軸向應變時，其中心波長會產生較大的偏移，利用這一特性可完成多種類型的傳感器系統設計，光纖光柵聲壓傳感器就是其應用之一。光纖光柵外封裝是對聲波敏感的特殊結構體，當外界聲壓作用于結構體時該結構體會發生相應的形變，這一形變帶動光柵產生應變，光柵波長變化與應變之間存在對應關系：通過波長解調系統解調出光纖光柵波長的變化量，即可得到光纖光柵上所發生的應變量，該應變量與增敏結構體的形變量相同，再根據增敏結構體對聲波的響應特性即可得到外界聲壓的大小。

3 創新點

高靈敏度，雙光柵結構。

4 市場前景

光纖光柵水聽器具有高靈敏度、便于小型化、全光傳輸等特點，在水聲傳感中具有非常好的應用前景。

在突破了探頭技術之后，光纖光柵水聽器的成陣研究將是下一步的研究重點。光纖光柵水聽器探頭是光纖光柵水聲傳感系統的基本組成單元，當將其大規模復用之后，可以實現大孔徑探測聲納系統。利用光纖光柵水聽器光路復用技術，可以實現波分、時分混合復用陣列，可將該技術用于實現線列陣、面陣等聲陣列，再配以光電信號預處理系統，就可以構成完整的全光纖聲納系統。