一种柔性光栅水听器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及光纤传感领域。所要解决的技术问题是提供一种柔性光栅水听器，能够满足灵敏度高、小空间弯曲收放等要求。其特征在于：水听器由若干个小段的弹性敏感元件构成其主体，在若干个小段的弹性敏感元件之间通过B型柔性连接件（4）连接，位于两端的弹性敏感元件再分别通过两个A型柔性连接件（2）连接两个光栅仓（1）形成中心对称结构；弹性敏感元件由一个空心圆柱体结构的弹性体（3）和放置在弹性体（3）内部的一个内支撑件（6）、两个O形橡胶圈（5）组成。本实用新型由于在弹性敏感元件之间以及在弹性敏感元件和端部的光栅仓之间采用了可弯曲的柔性连接件连接，可满足小直径收放阵列的柔性要求，从而可更好地服务于小型平台的海洋探测场合。
【专利说明】一种柔性光栅水听器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光纤传感领域。
技术背景
[0002]光纤传感技术是伴随光导纤维和光纤通信技术的发展而形成的一门新技术，光纤拖曳线列阵应用光纤水听器用于水下检测目标并估计目标位置和运动参数，是海洋观测的重要装备。拖曳线列阵一般将光纤水听器安装在管状物内部，运输和储存时盘绕在缆盘上，使用时通过绞车、滑轮等设备敷设布放，拖曳在舰船尾部。
[0003]随着降噪技术的快速发展，需要进一步提高光纤水听器的灵敏度和耐水压能力，现有技术中水听器单元一般设计成能缠绕一定长度敏感光纤的细长结构，这种细长结构现均为刚性结构，在储存、运输、敷设布放过程中需要使用大直径的缆盘敷设并需要占用较大的存储空间，不利于在一些小型平台上的实际使用。所以急需研制一种柔性的光栅水听器，不仅灵敏度强，并且能在敷设时通过小直径的滑轮，可以承受大弯曲，从而提高贮存、敷设时系统的坚固耐用性，扩展光纤水听器阵列的应用范围。
实用新型内容
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种柔性光栅水听器，能够满足灵敏度高、小空间弯曲收放等要求，能够灵敏地探测海洋噪声或移动体的行
足示O
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型的技术解决方案是:
[0006]一种柔性光栅水听器，其特征在于:所述水听器由若干个小段的弹性敏感元件构成其主体，在若干个小段的弹性敏感元件之间通过B型柔性连接件4连接，位于两端的弹性敏感元件再分别通过两个A型柔性连接件2连接两个光栅仓I形成中心对称结构；
[0007]所述弹性敏感元件由一个空心圆柱体结构的弹性体3和放置在弹性体3内部的一个内支撑件6以及两个O形橡胶圈5组成。
[0008]所述内支撑件6为薄壁空心金属圆柱体，设有内孔68，在内支撑件6外圆柱面64的右端设有一个右环行体62,在外圆柱面64的左端对称设置有一个左环形体66 ;所述右环行体62上设有环形密封槽63，所述左环形体66上设有环形密封槽65 ;所述内支撑件6的两端部的外圆柱面61、67与A型柔性连接件2的内孔26以及B型柔性连接件4的内孔45之间为过盈配合；
[0009]所述弹性体3为一个薄壁空心圆柱体；外圆柱面34的左端设有左环行体35 ;左环行体35上从左到右贯穿设有螺旋槽36，螺旋槽36的槽底与外圆柱面34相齐；在外圆柱面34的右端设有右环行体31，右环行体31上从左到右贯穿设有螺旋槽33，螺旋槽33槽底与柱面34相齐；所述螺旋槽33和36在两端面的起始位置为外圆柱面34的同一母线，并为同一个旋转方向；所述弹性体3的内孔38与内支撑件6的右环形体62以及左环形体66的外圆面相配合实现两者的间隙配合；所述外圆柱面34上绕制光纤，且光纤的两头分别从左环行体35上的螺旋槽36以及右环行体31上的螺旋槽33中穿出；
[0010]所述内支撑件6的密封槽65和63内分别放入两件O形橡胶圈5，O形橡胶圈5外侧均匀涂抹润滑油，内支撑件6沿轴向套入弹性体3内孔38中，所述内支撑件6的右环形体62的右端面与弹性体3的右端面平齐，所述内支撑件6的左环形体66的左端面与弹性体3的左端面平齐；
[0011]所述B型柔性连接件4为一个金属螺旋件，其主体结构为螺旋弹簧式结构41 ;在其主体结构的外表面上从左到右贯通开设有螺旋槽42用于放置光纤；所述B型柔性连接件4的内孔45,与内支撑件6的两端部的外圆柱面67、61之间为过盈配合；
[0012]所述A型柔性连接件2为由一段空心圆柱体和一段螺旋弹簧式结构的螺旋件叠加组合的金属件，在螺旋件的外表面从左到右贯通设有螺旋槽23用于放置光纤；空心圆柱体21用于缠绕多余光纤；所述A型柔性连接件2的内孔26，与内支撑件6的两端部的外圆柱面61、67之间为过盈配合；
[0013]所述光栅仓I为由一个小空心金属圆柱体13和一个大空心金属圆柱体11叠加组合而成，在大空心金属圆柱体11的外表面轴向开设有一个圆柱形孔槽12用于安装固定光栅封装件；所述小空心金属圆柱体13的外圆面与A型柔性连接件2的内孔26之间为过盈配合；
[0014]所述弹性体3和B型柔性连接件4以及A型柔性连接件2按照各部件上螺旋槽旋转方向一致的方式安装组配并在安装时保证任一部件的光纤出口与相邻部件的光纤入口对准，保证光纤的光滑过渡；所述光栅仓I安装在两端；
[0015]将各部件装配完成并绕制好光纤后，将两端的多余光纤缠绕于位于两端的A型柔性连接件2的空心圆柱体21上，光栅封装件安装固定于光栅仓I上的圆柱形孔槽12内，SP完成了单元组装；采用专用哈夫模具，对弹性体3缠绕光纤的外圆柱面34用胶粘剂进行灌封保护，对A型柔性连接件2、B型柔性连接件4的螺旋槽内光纤进行封装固定即完成一套柔性光栅水听器的制作。
[0016]本实用新型可带来以下有益效果:
[0017]本实用新型结构合理，由于在弹性敏感元件之间以及在弹性敏感元件和端部的光栅仓之间采用了可以弯曲的柔性连接件连接，可以满足通过小直径的滑轮进行敷设的柔性要求，从而可以更好地服务于小型平台的海洋探测的应用场合；用上述单元结构制作而成的水听器单元，其声压灵敏度、加速度相移灵敏度、密封性能、弯曲性能及形体尺寸等技术指标均能符合设计要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1:本实用新型的一个优选实施例的结构示意图
[0019]图2:图1所示实施例的内支撑件6的结构示意图
[0020]图3:图1所示实施例的弹性体3的结构示意图
[0021]图4:图1所示实施例的B型柔性连接件4的结构示意图
[0022]图5:图1所示实施例的A型柔性连接件2的结构示意图
[0023]图6:图1所示实施例的光栅仓I的结构示意图
[0024]图7:图1所示实施例的结构爆炸示意图[0025]图8:图1所示实施例的组装后示意图【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
[0027]如图1所示，本实施例是由二件光栅仓1、二件A型柔性连接件2、三件绕制有定长光纤的弹性体3、二件B型柔性连接件4、六件O形橡胶圈5及三件内支撑件6组成；三件绕制有定长光纤的弹性体3、六件O形橡胶圈5和三件内支撑件6共同组成三个弹性敏感元件，在这三个弹性敏感元件之间通过B型柔性连接件4分别连接，位于两端的弹性敏感元件再分别通过两个A型柔性连接件2连接两个光栅仓I形成中心对称结构。
[0028]参见图2，内支撑件6是一个由轻质金属材料制成的薄壁空心圆柱体，在其外圆柱面64的左、右端部，分别设有对称的左环行体66和右环行体62 ;左环行体66和右环行体62上分别设有环形密封槽65和63 ;左右端部的外圆柱面67、61为对称设置，并与A型柔性连接件内孔26以及B型柔性连接件内孔45相配合，采用适量过盈配合。
[0029]在内支撑件6上的环形密封槽63、65内安放有O形橡胶圈5,所述O形橡胶圈5是按照GB3452.1-1982，采用耐油效果较好的橡胶材料。
[0030]参见图3，弹性体3为一个由非金属材料制成的薄壁空心圆柱体；外圆柱面34的左端设有左环行体35 ;左环行体35上设有螺旋槽36，槽底与柱面34相齐；在外圆柱面34的右端设有右环行体31，右环行体31上设有螺旋槽33，槽底与柱面34相齐；螺旋槽33和36在两端面的起始位置为外圆柱面34的同一母线，并为同一个旋转方向；弹性体3的内孔38与内支撑件6的左环行体66和右环行体62的外圆面相配合，采用适量间隙配合；外圆柱面34上绕制光纤，且光纤的两头分别从左环行体35上的螺旋槽36以及右环行体31上的螺旋槽33中穿出。
[0031]参见图4，B型柔性连接件4为一个轻质金属材料制成的螺旋件，其主体结构为螺旋弹簧式结构41，设在其外表面上从左到右贯通开设有螺旋槽42用于放置光纤，在光纤的出入口均设有倒圆44 ;设有内孔45，内孔45与内支撑件6的左右端部的外圆柱面67、61相配合并采用适量过盈配合。
[0032]将内支撑件6的密封槽65和63内分别放入两件O形橡胶圈5,0形橡胶圈5外侧均匀涂抹润滑油，内支撑件6沿轴向套入弹性体3内孔38中，所述内支撑件6的右环形体62的右端面与弹性体3的右端面平齐，内支撑件6的左环形体66的左端面与弹性体3的左端面平齐。按照上述操作制作三套弹性元件，然后再按照图7所示，将三套弹性元件依次与两件B型柔性连接件4相连，并将B型柔性连接件4上的螺旋槽42的光纤出入口与弹性体3的螺旋槽33或螺旋槽36的光纤出入口相对应，保证光纤平缓过渡，组装成绕光纤部件，在专用光纤绕制机上进行光纤绕制，并进行合适的光纤固定。
[0033]参见图5，A型柔性连接件2为由一段空心圆柱体和一段螺旋弹簧式结构的螺旋件叠加组合的金属件，在螺旋件外表面从左到右贯通设有螺旋槽23用于放置光纤；空心圆柱体21用于缠绕多余光纤；25为倒圆，以保证光纤在各个光纤出入口的平缓过渡；A型柔性连接件2设有内孔26，与内支撑件6的两端部的外圆柱面61、67之间为过盈配合。
[0034]将上述的绕制光纤完成部件的两端外圆柱面61或67与两件A型柔性连接件2的内孔26相配合，采用适量过盈配合，并将A型柔性连接件2的螺旋槽23的光纤入口与弹性体3的螺旋槽33或螺旋槽36的光纤出口相对应，保证光纤平缓过渡；
[0035]参见图6,光栅仓I为由一个小空心金属圆柱体13和一个大空心金属圆柱体11叠加组合而成，在大空心金属圆柱体11的外表面轴向开设有一个圆柱形孔槽12用于安装固定光栅封装件；小空心金属圆柱体13的外圆面与A型柔性连接件2的内孔26之间为过盈配合。
[0036]最后，将光栅仓I的外圆柱面13与A型柔性连接件2的内孔26相配合，采用适量过盈配合方式，且使圆柱形孔槽12位置与A型柔性连接件2的光纤的出口位置相对应；
[0037]上述装配完成后，将多余光纤缠绕于圆柱面21上，即完成了单元组装；采用专用哈夫模具，对弹性体3上缠绕光纤的外圆柱面用胶粘剂进行灌封保护，对A型柔性连接件2、B型柔性连接件4螺旋槽内光纤进行封装固定即完成一套如图8所示的柔性光栅水听器单元的制作。
[0038]本实施例可通过选择各种适宜的材料及相关的机械加工、注塑等手段，根据各加工件的工程图纸加工成相应零件后封装而成。
[0039]柔性光栅水听器的安装、封装流程简述如下:
[0040]第一步，将二件B型柔性连接件4、三件弹性体3、三件内支撑6、六件O形橡胶圈5组装而成绕光纤部件，通过专用夹具，在专用光纤绕制机上将光纤均匀绕制，端部留有适当
余量；
[0041]第二步，对完成绕制光纤的部件，进行光栅刻写和封装；
[0042]第三步，在上述部件两端分别安装A型柔性连接件2，并调整合适角度，把多余的光纤缠绕于圆柱面21 ；
[0043]第四步，在两件光栅仓I分别安装到上述部件两端，并将光栅封装件置于圆柱形孔槽12中，用胶粘结固定；
[0044]第五步，利用专用灌封模具，对圆柱面34上绕制的光纤进行封装保护；对A型柔性连接件2、B型柔性连接件4螺旋槽内光纤进行封装固定即完成一套柔性光栅水听器单元的制作。
【权利要求】
1.一种柔性光栅水听器，其特征在于:所述水听器由若干个小段的弹性敏感元件构成其主体，在若干个小段的弹性敏感元件之间通过B型柔性连接件(4)连接，位于两端的弹性敏感元件再分别通过两个A型柔性连接件(2)连接两个光栅仓(I)形成中心对称结构； 所述弹性敏感元件由一个空心圆柱体结构的弹性体(3)和放置在弹性体(3)内部的一个内支撑件(6 )以及两个O形橡胶圈(5 )组成。
2.按照权利要求1所述的一种柔性光栅水听器，其特征在于:所述内支撑件(6)为薄壁空心金属圆柱体，设有内孔(68)，在内支撑件(6)外圆柱面(64)的右端设有一个右环行体(62 )，在外圆柱面(64 )的左端对称设置有一个左环形体(66 );所述右环行体(62 )上设有环形密封槽(63)，所述左环形体(66)上设有环形密封槽(65);所述内支撑件(6)的两端部的外圆柱面(61)、(67)与A型柔性连接件(2)的内孔(26)以及B型柔性连接件(4)的内孔(45)之间为过盈配合； 所述弹性体(3)为一个薄壁空心圆柱体；外圆柱面(34)的左端设有左环行体(35);左环行体(35)上从左到右贯穿设有螺旋槽(36)，螺旋槽(36)的槽底与外圆柱面(34)相齐；在外圆柱面(34)的右端设有右环行体(31)，右环行体(31)上从左到右贯穿设有螺旋槽(33)，螺旋槽(33)槽底与柱面(34)相齐；所述螺旋槽(33)和(36)在两端面的起始位置为外圆柱面(34)的同一母线，并为同一个旋转方向；所述弹性体(3)的内孔(38)与内支撑件(6)的右环形体(62)以及左环形体(66)的外圆面相配合实现两者的间隙配合；所述外圆柱面(34)上绕制光纤，且光纤的两头分别从左环行体(35)上的螺旋槽(36)以及右环行体(31)上的螺旋槽(33)中穿出； 所述内支撑件(6)的 密封槽(65)和(63)内分别放入两件O形橡胶圈(5)，O形橡胶圈(5)外侧均匀涂抹润滑油，内支撑件(6)沿轴向套入弹性体(3)内孔(38)中，所述内支撑件(6)的右环形体(62)的右端面与弹性体(3)的右端面平齐，所述内支撑件(6)的左环形体(66)的左端面与弹性体(3)的左端面平齐； 所述B型柔性连接件(4)为一个金属螺旋件，其主体结构为螺旋弹簧式结构(41);在其主体结构的外表面上从左到右贯通开设有螺旋槽(42)用于放置光纤；所述B型柔性连接件(4)的内孔(45)，与内支撑件(6)的两端部的外圆柱面(67)、(61)之间为过盈配合； 所述A型柔性连接件(2)为由一段空心圆柱体和一段螺旋弹簧式结构的螺旋件叠加组合的金属件，在螺旋件的外表面从左到右贯通设有螺旋槽(23)用于放置光纤；空心圆柱体(21)用于缠绕多余光纤；所述A型柔性连接件(2)的内孔(26)，与内支撑件(6)的两端部的外圆柱面(61)、(67)之间为过盈配合； 所述光栅仓(I)为由一个小空心金属圆柱体(13)和一个大空心金属圆柱体(11)叠加组合而成，在大空心金属圆柱体(11)的外表面轴向开设有一个圆柱形孔槽(12)用于安装固定光栅封装件；所述小空心金属圆柱体(13)的外圆面与A型柔性连接件(2)的内孔(26)之间为过盈配合； 所述弹性体(3)和B型柔性连接件(4)以及A型柔性连接件(2)按照各部件上螺旋槽旋转方向一致的方式安装组配并在安装时保证任一部件的光纤出口与相邻部件的光纤入口对准，保证光纤的光滑过渡；所述光栅仓(I)安装在两端； 将各部件装配完成并绕制好光纤后，将两端的多余光纤缠绕于位于两端的A型柔性连接件(2)的空心圆柱体(21)上，光栅封装件安装固定于光栅仓(I)上的圆柱形孔槽(12)内，即完成了单元组装；采用专用哈夫模具，对弹性体(3)缠绕光纤的外圆柱面(34)用胶粘剂进行灌封保护，对A型柔性连接件(2)、B型柔性连接件(4)的螺旋槽内光纤进行封装固定即完成一套柔性光栅 水听器的制作。
【文档编号】G01H9/00GK203534696SQ201320390372
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年7月2日 优先权日:2013年7月2日
【发明者】周少玲, 王俊 申请人:中国电子科技集团公司第二十三研究所