基于光纖光柵的聲音傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聲音傳感器，尤其涉及一種基于光纖光柵的聲音傳感器。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]目前，被廣泛應(yīng)用的聲音采集傳感器，大多是基于電學(xué)方法的，如動(dòng)圈式和電容式聲音傳感器，將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鳌㈦妷旱入妼W(xué)信號(hào)進(jìn)行處理，采取這種方法的傳感器有如下幾個(gè)方面的缺點(diǎn):
1.極容易受到環(huán)境中強(qiáng)烈復(fù)雜的其他電磁信號(hào)的干擾，導(dǎo)致傳感器失效；
2.自身傳感過(guò)程中產(chǎn)生的電磁輻射信號(hào)也容易被其他設(shè)備捕捉而竊??；
3.在不增加中繼裝置的情況下，信號(hào)傳輸距離有限，不易組網(wǎng)；
4.在一些易燃易爆場(chǎng)合，帶電裝置比較危險(xiǎn)，使用受限。
[0004]另外，也有少許幾款基于光學(xué)原理的聲音傳感器，如專(zhuān)利號(hào)為101718580A的“基于光纖光柵的聲音震動(dòng)采集裝置”和專(zhuān)利號(hào)為201548317U的“礦用光纖光柵聲音傳感器”，其缺點(diǎn)是聲音監(jiān)聽(tīng)范圍小、靈敏度低、整個(gè)系統(tǒng)易受環(huán)境溫度影響等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了不引入電學(xué)信號(hào)、提高傳感器的靈敏度、增大聲音監(jiān)聽(tīng)范圍、不受環(huán)境溫度影響、便于組網(wǎng)監(jiān)測(cè)，本發(fā)明提供一種基于光纖光柵傳感的聲音傳感器，能滿足以上要求，特別是提高靈敏度和解決環(huán)境溫度影響方面。
[0006]本發(fā)明提供一種基于光纖光柵的聲音傳感器，包括聲音收集裝置和聲音放大裝置，兩者之間通過(guò)防水防塵通道連接，聲音放大裝置內(nèi)相對(duì)設(shè)置兩個(gè)寬頻域聲音振膜，在聲音放大裝置內(nèi)形成共鳴腔，寬頻域聲音振膜上設(shè)有光纖光柵，光纖光柵與外部的信號(hào)解調(diào)儀連接；
聲音收集裝置收集環(huán)境中的聲音信號(hào)，聲音信號(hào)穿過(guò)防水防塵通道傳送到共鳴腔內(nèi)，聲音信號(hào)在共鳴腔內(nèi)不斷復(fù)制并與共鳴腔內(nèi)的空氣重新耦合放大后，傳到寬頻域聲音振膜上，在其上形成振動(dòng)信號(hào)，并傳遞到光纖光柵上，使光纖光柵的反射波長(zhǎng)發(fā)生與各自聲音振膜對(duì)應(yīng)的大小相等、方向相反的周期變化，再被信號(hào)解調(diào)儀識(shí)別。
[0007]本發(fā)明所述的聲音傳感器中，兩個(gè)寬頻域聲音振膜外側(cè)均設(shè)有聲音振膜保護(hù)蓋，寬頻域聲音振膜與聲音振膜保護(hù)蓋之間形成與外部大氣連通的腔體。
[0008]本發(fā)明所述的聲音傳感器中，聲音振膜保護(hù)蓋上設(shè)有與大氣連通的通孔，通孔內(nèi)設(shè)置了透氣型防水防塵塞。
[0009]本發(fā)明所述的聲音傳感器中，所述光纖光柵為單模光纖光柵。
[0010]本發(fā)明所述的聲音傳感器中，聲音收集裝置的前端為喇叭狀，后端為圓柱通孔，中間帶有防水防塵收音隔離罩。
[0011]本發(fā)明所述的聲音傳感器中，聲音放大裝置外部呈圓柱形。
[0012]本發(fā)明所述的聲音傳感器中，光纖光柵的出纖端通過(guò)出纖護(hù)套柱固定，光纖光柵的初始狀態(tài)為預(yù)張緊狀態(tài)。
[0013]本發(fā)明所述的聲音傳感器中，聲音振膜保護(hù)蓋與聲音放大裝置之間采用剛性密封連接。
[0014]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:本發(fā)明通過(guò)兩個(gè)寬頻域聲音振膜在聲音放大裝置內(nèi)形成共鳴腔，聲音信號(hào)在共鳴腔內(nèi)信號(hào)強(qiáng)度得到放大，提高了傳感器的靈敏度；設(shè)置在寬頻域聲音振膜上的光纖光柵的反射波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生與各自聲音振膜對(duì)應(yīng)的大小相等、方向相反的周期變化，在信號(hào)解調(diào)時(shí)，若將光纖光柵的波長(zhǎng)差值作為解調(diào)參量，就會(huì)自動(dòng)屏蔽環(huán)境溫度的影響，且可以提高傳感器的靈敏度，從而增大了聲音監(jiān)聽(tīng)范圍，便于將多個(gè)傳感器組網(wǎng)監(jiān)測(cè)。
[0015]
【附圖說(shuō)明】
[0016]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中:
圖1是本發(fā)明實(shí)施例基于光纖光柵的聲音傳感器效果圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例基于光纖光柵的聲音傳感器主視剖面圖的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例基于光纖光柵的聲音傳感器的側(cè)視圖。
[0017]
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0019]為了不引入電學(xué)信號(hào)、提高傳感器的靈敏度、增大聲音監(jiān)聽(tīng)范圍、使聲音不受環(huán)境溫度影響、便于組網(wǎng)監(jiān)測(cè)，如圖1所示，本發(fā)明提供一種基于光纖光柵傳感的聲音傳感器，能滿足以上要求，特別是在提高靈敏度和解決環(huán)境溫度影響方面。
[0020]如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例的基于光纖光柵的聲音傳感器，包括聲音收集裝置I和聲音放大裝置2，兩者之間通過(guò)防水防塵通道連接，聲音放大裝置2內(nèi)相對(duì)設(shè)置兩個(gè)寬頻域聲音振膜3、4，寬頻域聲音振膜3和寬頻域聲音振膜4在聲音放大裝置2內(nèi)形成共鳴腔21，寬頻域聲音振膜3和寬頻域聲音振膜4上均設(shè)有光纖光柵，光纖光柵5、6的出纖端與外部的信號(hào)解調(diào)儀連接。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)光纖光柵的四個(gè)出纖端通過(guò)出纖護(hù)套柱11、12、13、14固定，光纖光柵的初始狀態(tài)為預(yù)張緊狀態(tài)。其中，光纖光柵可選用單模光纖光柵。
[0021]聲音收集裝置I收集環(huán)境中的聲音信號(hào)，聲音信號(hào)穿過(guò)防水防塵通道傳送到共鳴腔內(nèi)，聲音信號(hào)在共鳴腔21內(nèi)不斷復(fù)制并與共鳴腔21內(nèi)的空氣重新耦合放大后，傳到寬頻域聲音振膜3、4上，在其上形成振動(dòng)信號(hào)，并傳遞到光纖光柵上，使光纖光柵的反射波長(zhǎng)發(fā)生與各自聲音振膜對(duì)應(yīng)的大小相等、方向相反的周期變化，再被信號(hào)解調(diào)儀識(shí)別。
[0022]兩個(gè)寬頻域聲音振膜外側(cè)均設(shè)有聲音振膜保護(hù)蓋，寬頻域聲音振膜與聲音振膜保護(hù)蓋之間形成與外部大氣連通的腔體。
[0023]為了保護(hù)聲音振膜，在聲音放大裝置2兩端，即兩個(gè)寬頻域聲音振膜外側(cè)均設(shè)置了聲音振膜保護(hù)蓋7、8，寬頻域聲音振膜與聲音振膜保護(hù)蓋之間形成腔22、23，又為了不影響聲音振膜3、4的靈敏度，腔22和腔23必須與大氣聯(lián)通，為了兼顧腔22和腔23的保護(hù)性和連通性，可在聲音振膜保護(hù)蓋上設(shè)有與大氣連通的通孔，通孔內(nèi)分別設(shè)置透氣型防水防塵塞9、10。
[0024]本發(fā)明的工作原理是:聲音收集裝置I收集環(huán)境中的聲音信號(hào)，聲音信號(hào)穿過(guò)防水防塵通道傳送到由聲音放大裝置2與寬頻域聲音振膜3、4形成的共鳴腔21內(nèi)，聲音信號(hào)在共鳴腔21內(nèi)不斷復(fù)制并與空氣重新耦合放大后，傳到寬頻域聲音振膜3、4上，使得寬頻域聲音振膜3、4產(chǎn)生大小相等、方向相反的周期性振動(dòng)，行成相應(yīng)的振動(dòng)信號(hào)，振動(dòng)信號(hào)傳遞到分別位于寬頻域聲音振膜3、4上的光纖光柵5、6上，導(dǎo)致光纖光柵5、6的反射波長(zhǎng)發(fā)生與各自聲音振膜對(duì)應(yīng)的大小相等、方向相反的周期變化，從而被光纖光柵信號(hào)解調(diào)儀識(shí)別。
[0025]本發(fā)明提高傳感器靈敏度和解決環(huán)境溫度影響的工作原理:
1.聲音信號(hào)在共鳴腔21內(nèi)，信號(hào)強(qiáng)度得到放大，傳感器靈敏度也就隨之增加；
2.光纖光柵5、6波長(zhǎng)的變化規(guī)律是大小相等、方向相反，如果在信號(hào)解調(diào)時(shí)，將光纖光柵5和6的波長(zhǎng)差值作為解調(diào)參量，那么就會(huì)自動(dòng)屏蔽環(huán)境溫度的影響，且靈敏度也會(huì)增加一倍。
[0026]本發(fā)明實(shí)施例中，聲音收集裝置I可采用金屬材質(zhì)或者高強(qiáng)度工程塑料制成，前端成喇叭狀，后端為圓柱通孔，中間帶有防水防塵收音隔離罩；
聲音放大裝置2可采用金屬材質(zhì)制成，外部成圓柱形，內(nèi)部設(shè)計(jì)有共鳴腔體；
寬頻域聲音振膜3、4采用特殊工藝制成，有效的聲音響應(yīng)頻率為20Hz?30kHz ;
光纖光柵5、6為普通單模光纖光柵，兩端出纖，初始狀態(tài)為預(yù)張緊狀態(tài)；
聲音振膜保護(hù)蓋7、8可采用金屬材質(zhì)制成；
透氣型防水防塵塞9、10采用金屬材質(zhì)特殊工藝制成；
光纖光柵出纖護(hù)套柱11、12、13、14采用金屬材質(zhì)或高強(qiáng)度工程塑料制成；
聲音收集裝置I與聲音放大裝置2之間采用剛性密封連接，如螺紋連接、粘接、焊接等;
寬頻域聲音振膜3、4與聲音放大裝置2之間采用剛性密封連接，如粘接、焊接、壓鉚接等;
光纖光柵5、6與寬頻域聲音振膜3、4之間采用剛性連接，如粘接、焊接等；
聲音振膜保護(hù)蓋7、8與聲音放大裝置2之間采用剛性密封連接，如粘接、焊接、螺紋連接等；
透氣型防水防塵塞9、10與聲音振膜保護(hù)蓋7、8之間采用剛性密封連接、如螺紋連接、焊接、粘接、壓鉚接等。
[0027]光纖光柵出纖護(hù)套柱11、12、13、14與聲音放大裝置2之間采用剛性密封連接，如粘接、焊接、螺紋連接等。
[0028]應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于光纖光柵的聲音傳感器，其特征在于，包括聲音收集裝置和聲音放大裝置，兩者之間通過(guò)防水防塵通道連接，聲音放大裝置內(nèi)相對(duì)設(shè)置兩個(gè)寬頻域聲音振膜，在聲音放大裝置內(nèi)形成共鳴腔，寬頻域聲音振膜上設(shè)有光纖光柵，光纖光柵與外部的信號(hào)解調(diào)儀連接； 聲音收集裝置收集環(huán)境中的聲音信號(hào)，聲音信號(hào)穿過(guò)防水防塵通道傳送到共鳴腔內(nèi)，聲音信號(hào)在共鳴腔內(nèi)不斷復(fù)制并與共鳴腔內(nèi)的空氣重新耦合放大后，傳到寬頻域聲音振膜上，在其上形成振動(dòng)信號(hào)，并傳遞到光纖光柵上，使光纖光柵的反射波長(zhǎng)發(fā)生與各自聲音振膜對(duì)應(yīng)的大小相等、方向相反的周期變化，再被信號(hào)解調(diào)儀識(shí)別。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲音傳感器，其特征在于，兩個(gè)寬頻域聲音振膜外側(cè)均設(shè)有聲音振膜保護(hù)蓋，寬頻域聲音振膜與聲音振膜保護(hù)蓋之間形成與外部大氣連通的腔體。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聲音傳感器，其特征在于，聲音振膜保護(hù)蓋上設(shè)有與大氣連通的通孔，通孔內(nèi)設(shè)置了透氣型防水防塵塞。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲音傳感器，其特征在于，所述光纖光柵為單模光纖光柵。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲音傳感器，其特征在于，聲音收集裝置的前端為喇叭狀，后端為圓柱通孔，中間帶有防水防塵收音隔離罩。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲音傳感器，其特征在于，聲音放大裝置外部呈圓柱形。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲音傳感器，其特征在于，光纖光柵的出纖端通過(guò)出纖護(hù)套柱固定，光纖光柵的初始狀態(tài)為預(yù)張緊狀態(tài)。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聲音傳感器，其特征在于，聲音振膜保護(hù)蓋與聲音放大裝置之間采用剛性密封連接。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于光纖光柵的聲音傳感器，包括聲音收集裝置和聲音放大裝置，兩者之間通過(guò)防水防塵通道連接，聲音放大裝置內(nèi)相對(duì)設(shè)置兩個(gè)寬頻域聲音振膜，在聲音放大裝置內(nèi)形成共鳴腔，寬頻域聲音振膜上設(shè)有光纖光柵，光纖光柵與外部的信號(hào)解調(diào)儀連接。本發(fā)明可以提高傳感器的靈敏度，增大聲音監(jiān)聽(tīng)范圍，且便于將多個(gè)傳感器組網(wǎng)監(jiān)測(cè)。
【IPC分類(lèi)】G01H9/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105004414
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510428570
【發(fā)明人】何光輝, 董雷, 王丹, 印新達(dá)
【申請(qǐng)人】武漢理工光科股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年10月28日
【申請(qǐng)日】2015年7月20日