高容错光纤声波传感器的数学模型与特性研究

光纤传感器具有抗电磁干扰、无源、耐腐蚀等优良特性,适用于易燃易爆、强电磁干扰、水下等恶劣环境。本文提出了一种基于反射式强度调制原理,以实现声波对光强的调制为目的光纤声波传感器。设计了一种新型传感结构,该结构通过光纤准直器收发光信号、采用逆反射材料设计了振动膜片,基于准直器的聚焦原理和膜片的逆反射原理有效扩大光束接收角、增强光强接收能力以实现传感器的高容错测量,提高传感器的稳定性。研究并建立了传感器的光强调制数学模型,制作传感器并测试了其性能,实验结果表明,该新型传感器能够有效探测声波信号,对频率为1000 Hz左右的声波具有良好的响应。该传感器具有工作距离长、结构容错能力强、还原声音能力强等优势,可应用于国防安全监听等领域。