一種自平衡抗靜壓氣背芯軸式干涉光纖水聽器探頭的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖水聽器領域，特別是一種自平衡抗靜壓氣背芯軸式干涉光纖水聽器探頭。
【背景技術】
[0002]光纖水聽器是一種建立在光纖、光電子技術上的水聲信號傳感器，與傳統(tǒng)的壓電水聽器相比，具有聲壓靈敏度高、頻帶寬、抗電磁干擾等優(yōu)點，是現(xiàn)代聲納的一個重要發(fā)展方向，包括強度型光纖水聽器、干涉型光纖水聽器、偏振態(tài)型光纖水聽器等三種類型。干涉型光纖水聽器在技術上最為成熟，以邁克爾遜干涉儀結(jié)構(gòu)為例進行說明，參考臂與聲壓相互隔離，當傳感臂拾取聲波時，會引起光纖長度和折射率的變化，導致光程的不同，從而引起干涉狀態(tài)的變化，通過檢測干涉狀態(tài)的變化來提取聲波信號。
[0003]芯軸型干涉光纖水聽器是比較常見的一種干涉型光纖水聽器，其芯軸結(jié)構(gòu)可分為單臂纏繞式、推挽式、氣背式以及剛性式臂式；其中，氣背式芯軸結(jié)構(gòu)由于傳感臂機械阻抗小、靈敏度高、抗加速度好等優(yōu)點，已成為目前主流的干涉型光纖水聽器結(jié)構(gòu)方案，但是氣背式芯軸結(jié)構(gòu)的干涉光纖水聽器抗靜壓能力差，當水聽器的工作水深逐漸增加時，水聽器探頭周圍的靜水壓力也不斷增大，由于氣腔內(nèi)部氣壓小于水聽器探頭周圍的靜水壓力，傳感臂、光纖和氣腔受外部靜水壓力擠壓而變形，水聽器的靈敏度下降，限制了水聽器的應用場所，另外當水聽器成陣使用時，由于傳感臂、光纖的形變，水聽器在不同深度對同一強度的聲信號輸出不同，使陣列解算算法復雜，空間分辨能力低，出現(xiàn)了水聽器陣定位定向結(jié)果不準，甚至出錯的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決的技術問題是:克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種通過平衡氣腔壓力的方式使敏感彈性氣臂不因為靜水壓力變化而變形，保證光纖水聽器在不同水深下靈敏度相同的自平衡抗靜壓氣背芯軸式干涉光纖水聽器探頭。
[0005]本發(fā)明的技術解決方案是:一種自平衡抗靜壓氣背芯軸式干涉光纖水聽器探頭，包括水密光纜、光纜硫化接頭、敏感彈性氣臂芯軸、敏感彈性氣臂、光纖、保護外殼、氣臂下托蓋、上擋板、聲屏蔽殼、第一油室、靜壓感受臂、螺帽、第二油室、活塞、支撐芯軸、聚氨酯彈性體、外氣腔、內(nèi)氣腔；水密光纜與光纜硫化接頭一端固定連接，敏感彈性氣臂芯軸為中空的階梯軸，一端與光纜硫化接頭另一端相連，敏感彈性氣臂為圓柱狀，氣臂下托蓋為圓環(huán)狀，敏感彈性氣臂、氣臂下托蓋從敏感彈性氣臂芯軸另一端依次套到敏感彈性氣臂芯軸，形成外氣腔，光纖繞至敏感彈性氣臂外表面，保護外殼覆蓋光纖，聚氨酯彈性體填充在保護外殼與光纖之間，支撐芯軸、靜壓感受臂均為圓筒狀，支撐芯軸外壁設有器件槽且一端設有過油孔，沒有過油孔一端與敏感彈性氣臂芯軸另一端固定連接，上擋板、聲屏蔽殼、靜壓感受臂依次套入至支撐芯軸沒有過油孔一端，形成第一油室，第一油室中注有硅油，活塞安裝在敏感彈性氣臂芯軸的通孔內(nèi)，形成內(nèi)氣腔，螺帽與支撐芯軸設有過油孔一端固定連接，形成第二油室；當光纖水聽器周圍的水壓增大時，靜壓感受臂向軸心方向擠壓第一油室，第一油室中的硅油流向第二油室，推動活塞擠壓內(nèi)氣腔直至內(nèi)氣腔、外氣腔氣壓與光纖水聽器周圍的水壓相等，當光纖水聽器周圍的水壓減小時，內(nèi)氣腔、外氣腔氣壓推動活塞擠壓硅油從第一油室流至第二油室，直至內(nèi)氣腔、外氣腔氣壓與光纖水聽器周圍的水壓相等，使聚氨酯彈性體、敏感彈性氣臂不因為光纖水聽器周圍的水壓增大或減小而發(fā)生變形，聚氨酯彈性體接收聲波后與敏感彈性氣臂對聲波進行增敏，帶動光纖振動，使光纖內(nèi)部傳輸?shù)墓獠ㄏ辔话l(fā)生變化，外部水聽器解調(diào)系統(tǒng)通過解調(diào)光纖內(nèi)部傳輸?shù)墓獠ǖ南辔坏玫铰暡ㄐ盘枴?br>[0006]所述的敏感彈性氣臂、靜壓感受臂、活塞為聚氨酯彈性體材料。
[0007]所述的光纜硫化接頭、敏感彈性氣臂芯軸、保護外殼、氣臂下托蓋、上擋板、聲屏蔽殼、螺帽、支撐芯軸為不銹鋼材料。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于:
[0009](I)本發(fā)明水聽器探頭與現(xiàn)有技術相比，通過平衡氣腔壓力的方式使敏感彈性氣臂不因為靜水壓力變化而變形，保證光纖水聽器在不同水深下靈敏度相同，提高了氣背式芯軸結(jié)構(gòu)的干涉光纖水聽器的可靠性與測量精度；
[0010](2)本發(fā)明水聽器探頭在成陣使用時，通過平衡氣腔壓力的方式使水聽器在不同深度對同一強度的聲波信號輸出保持一致，降低了解算水聽器陣輸出信號所需的解算算法的復雜度；
[0011](3)發(fā)明水聽器探頭與現(xiàn)有技術相比，克服了輸出的聲波信號容易受到水聽器工作水深影響的缺陷，可以更好的應用在工程實際當中。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明一種自平衡抗靜壓氣背芯軸式干涉光纖水聽器探頭剖視圖；
[0013]圖2為本發(fā)明一種自平衡抗靜壓氣背芯軸式干涉光纖水聽器探頭分解示意圖；
[0014]圖3為本發(fā)明敏感彈性氣臂芯軸正面示意圖；
[0015]圖4為本發(fā)明敏感彈性氣臂芯軸反面示意圖。
[0016]圖中:1-水密光纜、2-光纜硫化接頭、3-敏感彈性氣臂芯軸、3-1-帶螺紋的上軸頭、3-2-螺紋臺階、3-3-光滑臺階、3-4-光滑臺階、3-5-氣孔、3-6-帶螺紋的下軸頭、3-7-過纖槽、4-敏感彈性氣臂、5-光纖、6-保護外殼、6-1-透聲窗、7-氣臂下托蓋、7-1-過纖槽、8-上擋板、9-聲屏蔽殼、9-1-臺階、9-2-卡槽、10-反射鏡、11-第一油室、12-靜壓感受臂、13-過油接頭、14-下?lián)醢濉?5-水密光纜、16-螺帽、17-第二油室、18-活塞、19-耦合器、20-支撐芯軸、20-1-光滑臺階、20-2-過纖槽、20-3-器件槽、20_4_過纖槽、20_5_過油孔、20-6-螺紋軸頭、21-聚氨酯彈性體、22-外氣腔、23-氣臂上托蓋、23-1-過纖槽、24-內(nèi)氣腔。
【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明提出一種自平衡抗靜壓氣背芯軸式干涉光纖水聽器探頭，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明，如圖1、圖2、圖3、圖4所示包括水密光纜1、光纜硫化接頭2、敏感彈性氣臂芯軸3、敏感彈性氣臂4、光纖5、保護外殼6、氣臂下托蓋7、上擋板8、聲屏蔽殼9、反射鏡10、第一油室11、靜壓感受臂12、過油接頭13、下?lián)醢?4、螺帽16、第二油室17、活塞18、耦合器19、支撐芯軸20、聚氨酯彈性體21、外氣腔22、氣臂上托蓋23、內(nèi)氣腔24 ;其中，敏感彈性氣臂芯軸3設有帶螺紋的上軸頭3-1、螺紋臺階3-2、光滑臺階3-3、光滑臺階3-4、內(nèi)氣腔24、氣孔3-5、帶螺紋的下軸頭3-6、過纖槽3-7，光滑臺階3_3上安放敏感彈性氣臂4，在敏感彈性氣臂4上繞有光纖5，敏感彈性氣臂4與敏感彈性氣臂芯軸3 —起形成外氣腔22，外氣腔22通過氣孔3-5與內(nèi)氣腔24連通，螺紋臺階3_2通過螺紋連接氣臂上托蓋23，氣臂上托蓋23上設有過纖槽23-1，氣臂上托蓋23上的過纖槽23-1需和敏感彈性氣臂芯軸3的帶螺紋的上軸頭3-1的上過纖槽3-7對正，帶螺紋的下軸頭3-6通過螺紋連接氣臂下托蓋7和支撐芯軸20，氣臂下托蓋7上設有過纖槽7-1，氣臂下托蓋7上的過纖槽7-1需和支撐芯軸20的過纖槽20-2對正，在氣臂下托蓋7與氣臂上托蓋23上安放開有透聲窗6_1的保護外殼套6，帶螺紋的上軸頭3-1通過螺紋連接光纜硫化接頭2并與支撐芯軸20 —起將保護外殼6夾緊，保護外殼6與光纖5之間空隙填充聚氨酯彈性體21 ;所述的支撐芯軸20設有光滑臺階20-1、過纖槽20-2、器件槽20-3、過纖槽20_4、過油孔20_5、內(nèi)氣腔