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光纤传感半月谈(一)

导读: 先谈谈最近看到的关于光纤水听器的报道。浙江大学黄晟晔报道了一种带温度补偿的FBG水听器。

  先谈谈最近看到的关于光纤水听器的报道。浙江大学黄晟晔报道了一种带温度补偿的FBG水听器(“带温度补偿的新型光纤布拉格光栅水听器,” 光机电信息, 2011),采用平膜片设计,当膜片受到外界声压变形时,中心位移使FBG产生应变,温度补偿是采用外壳封装材料和“铜管”的温度系数不同而进行。但文中说图1中的两个“铜管”起到温度补偿作用,但图中没有看出哪里是铜管(图1),倒是有两个钢管。

图1 “带温度补偿的新型光纤布拉格光栅水听器”中的设计

  事实上,这种类似的结构已有报道,国防科技大学殷小峰的硕士论文(“金属弹片增敏封装无源光纤光栅水听器基元技术,”国防科学技术大学, 2010.)中详细报道了该结构的设计原理,文中的19-24页详细推导了计算过程。

  有意思的是这种结构受到不少人的青睐,今年武汉理工大学也报道了相似的结构(J. Wang and J. Huang, “Study of the planar optical fiber Bragg grating hydrophone probe with acceleration compensation,” Chinese Journal of Acoustics, pp. 149-161, 2011.)。而这种结构最早在2007年就被报道过(王俊杰等, “一种平面型光纤光栅水听器探头技术的研究,” 声学学报, vol. 32, pp. 344-349, 2007.),结构见下图2。

图2 “一种平面型光纤光栅水听器探头技术的研究”中报道的结构

  除了这种结构外,中电23所周少玲报道了采用成对FBG作为干涉仪的水听器设计,(“基于FBG对的低加速度灵敏度拖曳声纳阵水听器,” 光纤与电缆及其应用技术, 2011.)。在水听器的诸多方案被研究过后,这种由挪威Optoplan公司实践成功的方案正在被越来越多的国内学者关注,如读者有兴趣,可参见如下论文(S. Knudsen, et al., “Permanently Installed High Resolution Fiber-Optic 3C/4D Seismic Sensor Systems for In-Well Imaging and Monitoring Applications,” in Proceedings of SPIE Vol. 5278 Sixth Pacific Northwest Fiber Optic Sensor Workshop, 2003, pp. 51-55.)。其基本原理为采用光纤光栅形成FP干涉腔,如图3所示,解调方面仍可用水听器领域广泛采用的PGC方法(图4)。

图4

 

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