【技术实现步骤摘要】
本公开涉及声波传感器，具体涉及高频高灵敏度的光纤声波传感器及其制备方法。
技术介绍
1、光纤传感器是以光为载体、光纤为传输媒介，来感知和传输外界信号，适用于易燃、易爆及电磁干扰等环境(ieee sensors journal,8,1184-1193,2008)。
2、光纤声波传感器的工作原理，通常分为相位检测和强度检测：
3、(1)相位检测：将声波信号转换成光波的相位信号，然后采用迈克尔逊(或mach-zehnder等)干涉仪来检测相位信号，因此检测系统昂贵笨重。
4、(2)强度检测：将声波信号转换成光波的强度信号，光强信号的检测系统具有轻便和低成本的优势，但是检测灵敏度较低。
5、申请号为201110419923.7的中国专利技术专利提供了一种光纤压力传感器及其制备方法，其具体提出了一种新的强度检测原理——基于悬膜偏心反射结构的准直光偏角检测，可大幅提高强度检测的灵敏度。但是，进一步提高灵敏度仍受制于悬膜厚度，若想进一步提高灵敏度则需要减薄悬膜，而悬膜越薄，其谐振频率就越低。因此，灵敏度与响应频率之间存在相互制约的关系，即无法同时获得高灵敏度和高响应频率，灵敏度与频宽之间存在矛盾。注释：悬膜的一阶谐振频率与悬膜厚度成正比，悬膜的一阶谐振频率与零赫兹之间的频带宽度称为“频宽”；因此，悬膜越薄、一阶谐振频率就越低，相应的频宽就越窄。
6、综上，研发兼具高频和高灵敏度的光纤声波传感器，是本公开的创研动机。
技术实现思路
1、本
2、根据本公开实施例的第一方面，提供一种高频高灵敏度的光纤声波传感器，所述光纤声波传感器包括第一光纤器件、第二光纤器件、弹性悬膜、反射板和套筒；
3、所述弹性悬膜设置于所述套筒的端面，所述第一光纤器件和第二光纤器件均设置于所述套筒内，所述反射板设置于所述弹性悬膜下方并固定于所述套筒上。
4、外界压强使所述弹性悬膜产生弯曲形变时，所述第一光纤器件发射的出射光束入射至发生弯曲形变的所述弹性悬膜的表面，并在所述弹性悬膜与所述反射板之间来回多次反射，最终被所述第二光纤器件接收。
5、在一个实施例中，所述光纤声波传感器还包括设置于所述弹性悬膜上方的环形盖板；所述弹性悬膜边缘的顶面固定于所述环形盖板底面，所述弹性悬膜边缘的底面固定于述套筒的端面。
6、在一个实施例中，所述光纤声波传感器还包括反射板支架；
7、所述反射板支架设置于所述弹性悬膜一侧的底部，所述反射板固定于所述反射板支架上，通过调整所述反射板支架的位置能够调节所述弹性悬膜与所述反射板之间的间距和夹角。
8、在一个实施例中，所述环形盖板、所述弹性悬膜、所述反射板、以及所述反射板支架贴合成整体后，设置于所述套筒的端面。
9、在一个实施例中，所述弹性悬膜上靠近所述反射板一侧的表面、以及所述反射板上靠近所述弹性悬膜一侧的表面均镀有光学反射膜。
10、在一个实施例中，所述第一光纤器件发射的出射光束的发散角小于0.5°，即要求出射光束具有良好的平行度，所述第一光纤器件发射的出射光束对所述弹性悬膜的初始入射角介于0至50°之间。
11、在一个实施例中，所述第一光纤器件和第二光纤器件均包括微结构光纤、拉锥光纤、光波导、光纤准直器或光学透镜。
12、在一个实施例中，所述弹性悬膜的横截面形状包括圆形、三角形、矩形或多边形，其材质包括金属、塑料、陶瓷、玻璃、半导体或石英。
13、在一个实施例中，所述弹性悬膜与反射板之间的间距为0.01mm-10cm。
14、根据本公开实施例的第二方面，提供一种制备上述所述的高频高灵敏度的光纤声波传感器的方法，所述方法包括如下步骤：
15、s1、制作弹性悬膜，并将所述弹性悬膜的边缘顶面固定于环形盖板底面；
16、s2、在所述弹性悬膜的下方设置反射板支架，并在所述反射板支架的底面设置反射板，所述反射板支架用于调节所述弹性悬膜与所述反射板之间的间距和夹角；
17、s3、将所述环形盖板、所述弹性悬膜、所述反射板、以及所述反射板支架贴合成整体后，设置于所述套筒端面。
18、s4、将第一光纤器件和第二光纤器件均设置于所述套筒的内部，外界压强使所述弹性悬膜产生弯曲形变时，所述第一光纤器件发射的出射光束入射至发生弯曲形变的所述弹性悬膜的表面、并在所述弹性悬膜与所述反射板之间来回多次反射，最终被所述第二光纤器件接收。
19、本公开的实施包括以下技术效果：
20、1.本公开提供的高频高灵敏度的光纤声波传感器，利用光束在弹性悬膜与反射板之间的来回多次反射，放大了弹性悬膜的弯曲形变量，即压力导致的弯曲角度，从而增加声波传感器的灵敏度；
21、2.本公开提供的高频高灵敏度的光纤声波传感器与现有方法相比，本公开的光纤声波传感器无需减薄悬膜，即无需牺牲响应频率，即可提高灵敏度，因此可同时获得高频和高灵敏度。
22、3.本公开提供的高频高灵敏度的光纤声波传感器，通过引入反射板即可实现灵敏度提升，其结构简单、体积小、成本低。
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1.一种高频高灵敏度的光纤声波传感器，包括第一光纤器件、第二光纤器件、弹性悬膜、反射板和套筒；其特征在于，
2.根据权利要求1所述的高频高灵敏度的光纤声波传感器，其特征在于，所述光纤声波传感器还包括设置于所述弹性悬膜上方的环形盖板；
3.根据权利要求2所述的高频高灵敏度的光纤声波传感器，其特征在于，所述光纤声波传感器还包括反射板支架；
4.根据权利要求3所述的高频高灵敏度的光纤声波传感器，其特征在于，所述环形盖板、所述弹性悬膜、所述反射板、以及所述反射板支架贴合成整体后设置于所述套筒的端面。
5.根据权利要求1至4任一项所述的高频高灵敏度的光纤声波传感器，其特征在于，所述弹性悬膜上靠近所述反射板一侧的表面、以及所述发射板上靠近所述弹性悬膜一侧的表面均镀有光学反射膜。
6.根据权利要求1至4任一项所述的高频高灵敏度的光纤声波传感器，其特征在于，所述第一光纤器件发射的出射光束的发散角小于0.5°，所述第一光纤器件发射的出射光束对所述弹性悬膜的初始入射角为0～50°。
7.根据权利要求1至4任一项所述的高频高灵敏度
8.根据权利要求1至4任一项所述的高频高灵敏度的光纤声波传感器，其特征在于，所述弹性悬膜的横截面形状包括圆形、三角形、矩形或多边形，其材质包括金属、塑料、陶瓷、玻璃、半导体或石英。
9.根据权利要求1至4任一项所述的高频高灵敏度的光纤声波传感器，其特征在于，所述弹性悬膜与所述反射板之间的间距为0.01mm-10cm。
10.一种制备权利要求1至9任一项所述的高频高灵敏度的光纤声波传感器的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种高频高灵敏度的光纤声波传感器，包括第一光纤器件、第二光纤器件、弹性悬膜、反射板和套筒；其特征在于，
2.根据权利要求1所述的高频高灵敏度的光纤声波传感器，其特征在于，所述光纤声波传感器还包括设置于所述弹性悬膜上方的环形盖板；
3.根据权利要求2所述的高频高灵敏度的光纤声波传感器，其特征在于，所述光纤声波传感器还包括反射板支架；
4.根据权利要求3所述的高频高灵敏度的光纤声波传感器，其特征在于，所述环形盖板、所述弹性悬膜、所述反射板、以及所述反射板支架贴合成整体后设置于所述套筒的端面。
5.根据权利要求1至4任一项所述的高频高灵敏度的光纤声波传感器，其特征在于，所述弹性悬膜上靠近所述反射板一侧的表面、以及所述发射板上靠近所述弹性悬膜一侧的表面均镀有光学反射膜。
6.根据权利要求1至4任一项所述的高频高灵敏度的光纤声...
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