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光纖fp腔聲波傳感探頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種光纖FP腔聲波傳感探頭。該光纖FP腔聲波傳感探頭包括：殼體，呈筒狀，在其內(nèi)部設(shè)置限位卡；振動膜，安裝于殼體的頂部，其內(nèi)側(cè)具有反光面；底托，可拆卸地固定于殼體的下端；彈簧托，其剖面形狀呈“T”字形，其頂部開設(shè)有彈簧槽；內(nèi)芯，其剖面形狀呈倒十字架形狀，其下部卡止于限位卡，其上部朝向振動膜方向延伸；彈簧，位于內(nèi)芯與彈簧托之間，其上端套設(shè)于內(nèi)芯下部的凸起處，其下端位于彈簧托頂部的彈簧槽內(nèi)，其正常狀態(tài)為壓縮狀態(tài)，以將內(nèi)芯壓止于限位卡上；以及光纖，其上端面與振動膜的反光面構(gòu)成光纖FP腔。本發(fā)明光纖FP腔聲波傳感探頭采用彈簧結(jié)構(gòu)，有效緩解了機(jī)械震動，提高了穩(wěn)定性，抑制了零點(diǎn)漂移。
【專利說明】光纖FP腔聲波傳感探頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種光纖FP腔聲波傳感探頭。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖聲波傳感器不同于常見的麥克風(fēng)，它具有靈敏度高、抗電磁干擾能力強(qiáng)、探測頻譜范圍寬，適合于在復(fù)雜電磁環(huán)境和惡劣氣候條件下使用。在工業(yè)、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。例如，它可用于環(huán)境噪聲監(jiān)測、超聲探傷、健康監(jiān)測、機(jī)械故障診斷、用于火炮、狙擊手的偵察定位、反潛直升機(jī)等低慢小目標(biāo)的探測和跟蹤等。光纖聲波傳感器按光學(xué)檢測原理可分為強(qiáng)度測量式和位相測量式，其中基于位相測量的光纖FP腔聲波傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，信號易于解調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，因而獲得了廣泛研究。光纖FP腔聲波傳感器制備技術(shù)目前還不十分成熟，仍處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段。
[0003]然而，目前的光纖FP腔聲波傳感探頭的穩(wěn)定性較差，易產(chǎn)生零點(diǎn)漂移，這些缺點(diǎn)限制了光纖FP腔聲波傳感器的實(shí)際應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一 )要解決的技術(shù)問題
[0005]鑒于上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種光纖FP腔聲波傳感探頭，以提高其穩(wěn)定性，抑制零點(diǎn)漂移。
[0006]( 二 )技術(shù)方案
[0007]本發(fā)明光纖FP腔聲波傳感探頭包括:殼體3，呈筒狀結(jié)構(gòu)，在其內(nèi)部預(yù)設(shè)位置設(shè)置限位卡30 ;振動膜1，安裝于殼體3的頂部,其朝向殼體3內(nèi)部的一側(cè)具有反光面10 ;底托7，可拆卸地固定于殼體3的下端，其中部開口 ；彈簧托6，其剖面形狀呈“T”字形，其下部向下穿過底托7中部的開口，其上部壓于底托7上，其中心軸線位置開設(shè)有光纖孔，其頂部開設(shè)有彈簧槽；內(nèi)芯4，其剖面形狀呈倒十字架形狀，其下部卡止于限位卡30，其上部朝向振動膜方向延伸，其中心軸線位置開設(shè)有光纖孔；彈簧5，位于內(nèi)芯4與彈簧托6之間，其上端套設(shè)于內(nèi)芯4下部的凸起處，其下端位于彈簧托6頂部的彈簧槽內(nèi)，其正常狀態(tài)為壓縮狀態(tài)，以將內(nèi)芯4壓止于限位卡30上；以及光纖2,由殼體3外經(jīng)由彈簧托6的光纖孔、彈簧5和內(nèi)芯4的光纖孔進(jìn)入殼體3內(nèi)，其中，該光纖2的頂部與內(nèi)芯4上部的上表面平齊,形成光纖上端面11，該光纖上端面11與振動膜I的反光面10構(gòu)成光纖FP腔。
[0008](三)有益效果
[0009]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明光纖FP腔聲波傳感探頭具有以下有益效果:
[0010](I)采用彈簧結(jié)構(gòu)，有效緩解了機(jī)械震動，提高了穩(wěn)定性，抑制了零點(diǎn)漂移；
[0011](2)結(jié)構(gòu)簡單、便于生產(chǎn)、成本低，適合于廣泛推廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例光纖FP腔聲波傳感探頭的剖視圖；[0013]圖2為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例光纖FP腔聲波傳感探頭的剖視圖。
[0014]【本發(fā)明主要元件符號說明】
[0015]1-振動膜；2-光纖；
[0016]3-殼體；30-限位卡；
[0017]31-下殼體；32-上殼體；
[0018]4-內(nèi)芯；5-彈黃；
[0019]6-彈簧托；7-底托；
[0020]8-鎖環(huán)；9-保護(hù)罩；
[0021]10-振動膜I的反光面；11-光纖2的上端面；
[0022]12-入聲孔。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。需要說明的是，在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號。附圖中未繪示或描述的實(shí)現(xiàn)方式，為所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中普通技術(shù)人員所知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但應(yīng)了解，參數(shù)無需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計約束內(nèi)近似于相應(yīng)的值。實(shí)施例中提到的方向用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明并非用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0024]在本發(fā)明的第一個示例性實(shí)施例中，提供了一種光纖FP腔聲波傳感探頭。圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例光纖FP腔聲波傳感探頭的剖視圖。如圖1所示，本實(shí)施例光纖FP腔聲波傳感探頭包括:振動膜1、光纖2、殼體3、內(nèi)芯4、彈簧5、彈簧托6、底托7、鎖環(huán)8、保護(hù)罩9。殼體3、內(nèi)芯4、彈簧5、彈簧托6、底托7共軸。
[0025]以下對本實(shí)施例光纖FP腔聲波傳感探頭的各個組成部分進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0026]殼體3，呈筒狀結(jié)構(gòu)，在其內(nèi)部預(yù)設(shè)位置設(shè)置限位卡30，其是由金屬材料或者非金屬材料制備。本實(shí)施例中，殼體由不銹鋼材料加工而成，限位卡30距離殼體底端的距離不小于L/2,其中，L為殼體的長度。
[0027]振動膜I，安裝于殼體3的頂部，其反光面10朝向殼體3內(nèi)部，用于感應(yīng)外界聲波。保護(hù)罩9，固定于殼體3的頂部和振動膜I的外側(cè)，其頂部開設(shè)有入聲孔12，用于保護(hù)振動膜I。
[0028]為了提高振動膜I反光面的反射率，在該振動膜的內(nèi)側(cè)面鍍有金屬反射層形成反光面10，其材料為金、銀、鈦、鉻、鎳、鎢、錫、金銀合金、鈦合金、鎳鉻、鎳銅合金等，反射層厚度介于IOOnm至1000Onm之間；
[0029]底托7，可拆卸固定于殼體3的下端，其中部開口。本實(shí)施例中，底托7與殼體3下端螺紋連接，使彈簧托6擠壓彈簧5，進(jìn)而將內(nèi)芯4牢固地限位于彈簧5和殼體內(nèi)的限位卡30之間，并且，底托7的位置上下可調(diào)。
[0030]彈簧托6，呈近似傘狀結(jié)構(gòu)，其剖面形狀呈“T”字形，其下部穿過底托7中部的開口，其上部壓于底托7上，該彈簧托6的頂部開設(shè)有彈簧槽，其中心軸線位置開設(shè)有光纖孔。內(nèi)芯4，呈近似倒傘狀結(jié)構(gòu)，其剖面形狀呈倒十字架形狀，其下部卡止于限位卡30，其上部朝向振動膜方向延伸，其中心軸線位置開設(shè)有光纖孔。
[0031]彈簧5位于內(nèi)芯4與彈簧托6之間，其上端套設(shè)于內(nèi)芯4下部的凸起處，其下端位于彈簧托6頂部的彈簧槽內(nèi)，其正常狀態(tài)為壓縮狀態(tài)，以將內(nèi)芯4壓設(shè)于限位卡30上。
[0032]請參照圖1，光纖2由殼體3外經(jīng)由彈簧托7、彈簧5和內(nèi)芯4進(jìn)入殼體內(nèi)。光纖2的頂部與內(nèi)芯4的上表面平齊，形成光纖上端面11，該光纖上端面11與振動膜I的反光面10構(gòu)成光纖FP腔。其中，振動膜反光面與光纖上端面之間的距離介于I μ m至1000 μ m之間。光纖2可以為單模光纖或單模保偏光纖。
[0033]本實(shí)施例中，在該彈簧的作用下，光纖的軸向位置可以在外界振動的情況下仍然保持不變，從而有效抑制了零點(diǎn)漂移。
[0034]鎖環(huán)8固定于底托7的底部，其中部開口正對所述底托7的中部開口，該開口的形狀和尺寸與彈簧托6下部的形狀和尺寸對應(yīng)。本實(shí)施例中，在該鎖環(huán)8的作用下，光纖的徑向位置被固定，從而進(jìn)一步抑制了由于外界振動而引起的零點(diǎn)漂移。
[0035]本實(shí)施例中，內(nèi)芯4、彈簧托6、底托7和鎖環(huán)8均由不銹鋼材料制備。可見，本實(shí)施例光纖FP腔聲波傳感探頭結(jié)構(gòu)簡單、便于生產(chǎn)、成本低，適合于廣泛推廣。
[0036]在本發(fā)明的第二個示例性實(shí)施例中，提供了一種光纖FP腔聲波傳感探頭。圖2為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例光纖FP腔聲波傳感探頭的剖視圖。如圖2所示，本實(shí)施例光纖FP腔聲波傳感探頭與第一實(shí)施例的區(qū)別在于。本實(shí)施例中殼體由上殼體32和下殼體31組成。上殼體32下端與下殼體31上端固定連接形成殼體。
[0037]振動膜I安裝在上殼體32上端，使振動膜I反光面10曝露在上殼體32內(nèi)。在下殼體31設(shè)置限位卡30。內(nèi)芯4、彈簧5、底托7、鎖環(huán)8均設(shè)置于下殼體31的相應(yīng)位置。
[0038]至此，已經(jīng)結(jié)合附圖對本實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述。依據(jù)以上描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對本發(fā)明光纖FP腔聲波傳感探頭有了清楚的認(rèn)識。
[0039]此外，上述對各元件和方法的定義并不僅限于實(shí)施例中提到的各種具體結(jié)構(gòu)、形狀或方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對其進(jìn)行簡單地更改或替換，例如:
[0040](I)限位卡30的位置可以根據(jù)需要上下調(diào)整；
[0041](2)殼體3、內(nèi)芯4、彈簧托6、底托7和鎖環(huán)8還可以由鈦、銅、鋁、鋁合金和鎳銅合金等材料制備，并且，不同的部件可以由不同的材料制備。
[0042]綜上所述，本發(fā)明采用彈簧結(jié)構(gòu)，有效緩解了機(jī)械震動，具有抗機(jī)械振動、穩(wěn)定性好、可廣泛用于環(huán)境噪聲監(jiān)測、加速度動態(tài)信號測量、語音通訊、噪聲源定位、復(fù)雜電磁環(huán)境下的聲波信號拾取等。
[0043]以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種光纖FP腔聲波傳感探頭，其特征在于，包括: 殼體(3)，呈筒狀結(jié)構(gòu)，在其內(nèi)部預(yù)設(shè)位置設(shè)置限位卡(30)； 振動膜(I)，安裝于所述殼體(3)的頂部，其朝向所述殼體(3)內(nèi)部的一側(cè)具有反光面(10)； 底托(7)，可拆卸地固定于所述殼體(3)的下端，其中部開口 ； 彈簧托(6)，其剖面形狀呈“T”字形，其下部向下穿過所述底托(7)中部的開口，其上部壓于所述底托(7)上，其中心軸線位置開設(shè)有光纖孔，其頂部開設(shè)有彈簧槽； 內(nèi)芯(4)，其剖面形狀呈倒十字架形狀，其下部卡止于所述限位卡30，其上部朝向振動膜方向延伸，其中心軸線位置開設(shè)有光纖孔； 彈簧(5)，位于所述內(nèi)芯(4)與彈簧托(6)之間，其上端套設(shè)于所述內(nèi)芯(4)下部的凸起處，其下端位于所述彈簧托(6)頂部的彈簧槽內(nèi)，其正常狀態(tài)為壓縮狀態(tài)，以將所述內(nèi)芯(4)壓止于所述限位卡(30)上；以及 光纖(2),由殼體(3)外經(jīng)由所述彈簧托(6)的光纖孔、彈簧(5)和內(nèi)芯⑷的光纖孔進(jìn)入殼體(3)內(nèi)，其中，該光纖(2)的頂部與所述內(nèi)芯(4)上部的上表面平齊，形成光纖上端面(11)，該光纖上端面(11)與所述振動膜(I)的反光面(10)構(gòu)成光纖FP腔。
2.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的光纖FP腔聲波傳感探頭，其特征在于，還包括: 鎖環(huán)(8)，固定于所述底托(7)的底部，其中部開口，該開口正對所述底托(7)中部的開Π ； 其中，所述鎖環(huán)(8)中部的開口的形狀和尺寸與所述彈簧托(6)下部的形狀和尺寸相對應(yīng)，所述彈簧托(6)的下部穿過所述鎖環(huán)(8)的該開口，并由該開口限位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖FP腔聲波傳感探頭，其特征在于，所述底托(7)螺接于所述殼體(3)的下端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖FP腔聲波傳感探頭，其特征在于，所述限位卡(30)距離殼體底端的距離不小于L/2，其中，L為殼體的長度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖FP腔聲波傳感探頭，其特征在于，還包括: 保護(hù)罩(9)，固定于所述殼體(3)的頂部和所述振動膜(I)的外側(cè)，其頂部開設(shè)有入聲孔(12)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖FP腔聲波傳感探頭，其特征在于，所述反光面(10)為鍍于振動膜(I)上的金屬反射層； 該金屬反射層的厚度介于IOOnm至1000Onm之間,其材料為以下材料其中之一:金、銀、鈦、鉻、鎳、鶴、錫、金銀合金、鈦合金、鎳鉻和鎳銅合金。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖FP腔聲波傳感探頭，其特征在于，所述振動膜(I)的反光面與光纖上端面(11)之間的距離介于Ιμπι至ΙΟΟΟμπι之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖FP腔聲波傳感探頭，其特征在于，所述殼體由連接在一起的上殼體(32)和下殼體(31)構(gòu)成； 其中，所述振動膜(I)安裝在所述上殼體(32)的上端，其反光面10朝向所述上殼體(32)內(nèi)部，所述限位卡(30)、內(nèi)芯(4)、彈簧(5)、底托(7)、鎖環(huán)(8)均設(shè)置于所述下殼體(31)的相應(yīng)位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的光纖FP腔聲波傳感探頭，其特征在于，所述光纖(2)為單模光纖或單模保偏光纖。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的光纖FP腔聲波傳感探頭，其特征在于，所述殼體(3)、內(nèi)芯(4)、彈簧托(6)、底托(7)和鎖環(huán)(8)由以下材料其中之一制備:不銹鋼、鈦、銅、鋁、鋁合金和 鎳銅合金。
【文檔編號】G01H9/00GK103994818SQ201410247134
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】程進(jìn), 祁志美, 逯丹鳳 申請人:中國科學(xué)院電子學(xué)研究所