1 中国科学院空天信息创新研究院传感技术国家重点实验室，北京 100190
2 中国科学院大学电子电气与通信工程学院，北京 100049
3 中国科学院大学材料科学与光电技术学院，北京 100049
针对迷你无人飞行器（mini-UAV）探测难度大的问题，仿真设计并制作了谐振频率接近mini-UAV噪声特征频率的硅基微机电系统（MEMS）轮形振膜，结合精密机械加工制作了光纤法布里-珀罗干涉式声传感器。测试结果表明，该光纤声传感器的谐振频率为7.279 kHz，与仿真结果基本一致，其在频率为7 kHz声波正入射的条件下的灵敏度为1.8 V/Pa，信噪比为71 dB，最小可探测声压为99 μPa/Hz0.5。值得强调的是，该声传感器对声波的响应呈现“8”字形的方向依赖性，表明其具有识别声源方向的能力。进一步在户外测试了该光纤声传感器对mini-UAV的探测能力，结果表明，声传感器能够在65 m的范围内探测到mini-UAV噪声，其探测距离是商用驻极体声传感器的3倍左右。所研制的硅基MEMS轮形振膜光纤声传感器为解决实践中mini-UAV探测难的问题提供了一种简单有效的工具。
传感器 光纤声传感器 MEMS轮形振膜 迷你无人飞行器探测
1 中国科学院半导体研究所传感技术国家重点实验室，北京 100083
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院，北京 100049
3 中国科学院深海科学与工程研究所深海地球物理与资源研究室，海南 三亚 572000
4 中国科学院深海科学与工程研究所深海工程技术部，海南 三亚 572000
分布式光纤声传感（DAS）技术将单根光纤视为传感和传输介质，可实时探测光纤附近的振动/声波信号，具有环境适应性强、长距离、空间连续测量等优势。本文借助海底观测平台，将DAS解调仪与传感光纤一同布放于深海，展开了为期21天的深海原位测试试验。在1423 m的深海环境中，成功实现海底振动传感系统，其平均背景噪声约为。这一结果与实验室测量结果相近。海试的数据采集结果进一步验证了该系统的可行性，通过对不同工作状态（入水、着底、移动和抛载上浮）下采集到的振动信号的时频特性进行了分析，能够清晰识别出各工作状态下的信号特征。该深海级分布式光纤地震系统提供了一种新的工程方案，海底的原位布放可以实现在更远海域和更深海底的分布式光纤地震采集，对海洋地球物理研究具有重要意义。
海底分布式光纤地震系统 分布式光纤声传感 海洋环境监测 海洋地球物理
研究一种MEMS膜片与超小GRIN光纤镜头相结合的MEMS光纤声传感器，以及基于扫频OCT （Swept Source Optical Coherence Tomography，SS-OCT）解调系统的MEMS光纤声传感器性能测试方法。在进行建模分析的基础上，设计并研究MEMS膜片与超小GRIN光纤镜头相结合的MEMS光纤声传感器的制作工艺，搭建基于SS-OCT的声振测量系统，通过开展单频声信号、混频声信号、频率响应、声压灵敏度和系统稳定性测量实验，进行传感器的性能测试与标定。结果显示，所研究的MEMS光纤声传感器样品的频响范围为50 Hz~4.5 kHz，在频率为300 Hz时传感器声压灵敏度21.63 nm/Pa，信噪比（SNR）为44.1 dB，线性度为98.97%，重复性标准偏差为0.003。结果表明所研究的MEMS光纤声传感器可行，而且利用SS-OCT解调系统可对其传感性能进行有效测量。
超小GRIN光纤镜头 MEMS 光纤声传感器 SS-OCT ultra-small GRIN fiber lens MEMS optical fiber acoustic sensor SS-OCT 光学 精密工程
2022, 30(12): 1406
1 南昌航空大学江西省光电检测技术工程实验室，江西 南昌 330063
2 南昌航空大学无损检测与光电传感技术及应用国家地方联合工程实验室，江西 南昌 330063
对基于法布里-珀罗（F-P）微腔结构的光纤声传感系统进行研究。传感头由具有高熔点、低热膨胀系数的氧化锆（ZrO2）管贴合氧化石墨烯（GO）薄膜制作而成。测试结果显示，F-P微腔的腔长为92.943 μm，反射谱的干涉对比度达25 dB。对传感头的声音传感性能进行测试，结合多帧比较法，实现了语音前导无话帧的自动识别。运用基于小波包变换的维纳滤波方法对采集到的信号进行去噪，相比单纯运用维纳滤波的方法，信噪比提高了1.5 dB，从而提高了语音质量。整个系统结构简单、成本低、实用性高，应用场景广泛。
测量 光纤声传感 法布里-珀罗 氧化锆 氧化石墨烯 小波包变换 维纳滤波 激光与光电子学进展
2021, 58(3): 0312003
1 北京邮电大学电子工程学院, 北京 100876
2 北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室, 北京 100876
3 北京邮电大学天地互联与融合北京市重点实验室, 北京 100876
4 北京理工大学前沿交叉科学研究院, 北京 100081
提出一种采用π/2正交相位板的抗温度干扰光纤声传感器。采用微加工技术研制了一种具有π/2正交相位的波前相位板。经自聚焦光纤准直的光束通过π/2正交相位板可以形成波干涉,由此形成一个微型正交干涉型声波传感器。实验结果表明,所提传感器的声波频率为0.1~10 kHz时,声波响应灵敏度可达168 mV·Pa -1。在频率为5 kHz时,光纤声传感器的最小可探测声压可达68 μPa·Hz -1/2。因为π/2正交相位板具有固定的正交相位,所提传感器具有抗温度干扰能力。当环境温度为20~140 ℃时,传感器的电压标准变化量只有2.4%。所提传感器在远程气体泄漏探测、光声光谱探测、声源定位等方面具有广阔的应用前景。
光纤光学 光纤声传感器 π/2正交相位板; 抗温度干扰 双波干涉仪 光学学报
2020, 40(13): 1306002
电子科技大学光电科学与工程学院，四川 成都 610054
光纤声传感器是一种利用光纤作为传光介质或探测单元的一类声传感器，相比传统电声传感器其具有灵敏度高、频带响应宽、抗电磁干扰等优越特性，可广泛应用于**安全、工业无损检测、医疗诊断及消费电子等领域。按照声场与光的耦合方式，把光纤声传感器分为间接耦合型和直接耦合型两种，其中，间接耦合型光纤声传感器受声耦合材料频响特性限制，存在频响不平坦、带宽较窄及动态范围小等缺点；而直接耦合型光纤声传感器克服了上述的缺点，具有广阔的发展潜力。
光纤声传感器 间接耦合 直接耦合 频率响应 灵敏度 optical fiber acoustic sensors indirect coupling direct coupling frequency response sensitivity
1 中国石油天然气管道通信电力工程总公司, 河北 廊坊 065000
2 华北航天工业学院, 河北 廊坊 065000
针对光纤干涉仪存在的相位衰落问题，讨论了基于正弦波形的频率调制连续波(FMCW)和锯齿波FMCW 两种干涉型光纤声传感器的信号检测原理，并给出了数字化信号解调方案。采用7.5 m 臂差的光纤声传感器和具备调频功能的半导体激光器，对10 kHz 正弦波FMCW 和锯齿波FMCW 两种调频方式进行了信号解调实验对比。解调结果表明,两种调制解调方案均能稳定检测出加在声传感器上的模拟声信号，消除了光纤干涉仪的相位衰落。但在实际工程应用中，与正弦波FMCW 检测方案相比，锯齿波FMCW 方案无需检测混频信号的初始相位，检测灵敏度高且稳定，算法实现更为简单，而且使用不同臂差的光纤传感器可实现传感器的频分复用。
光纤光学 锯齿波形的频率调制连续波(FMCW) 正弦波FMCW 相位衰落 光纤声传感器 激光与光电子学进展
2014, 51(8): 080602
本文对光纤声传感器的压力灵敏度作了理论分析,且分析讨论了非均匀压力下的灵敏度,实现了直流相位跟踪零差检测(PTDC)系统,并测定了声压与输出电信号的关系,采用5m长光纤得到声压检测阈值为200μPa.
光纤声传感器
