摘要：设计制备了一种基于金属振膜的法布里–珀罗干涉式光纤次声传感器,并实现了浮空器搭载的高空低频声探测试验。为了使光纤次声传感器能够适应浮空器升降过程中的气压变化,仿真分析了传感器在不同均压孔直径下的频响特性,建立了传感器振膜振幅与均压孔直径的关系式,在此基础上设计制备了光纤次声传感器,并对传感器性能进行了测试表征。测试结果表明该光纤次声传感器在1.5~20 Hz范围内具有较为平坦的频率响应,带内灵敏度波动小于3 dB。传感器灵敏度为154 mV/Pa@1 Hz,在低至0.5 Hz时仍然可以探测到明显的次声时频域信号。将自制的光纤次声传感器探头固定在浮空器载荷舱外在喀什高原进行了高空低频声探测试验。试验结果表明,传感器在整个浮空器升空阶段均可以探测到由地面声源主动控制产生的声信号,获得了传感器响应幅值与浮空器海拔高度的关系。在浮空器系留阶段多次明显地探测到了由周围环境车辆产生的次声信号特征峰。传感器在浮空器的整个升降过程中表现出良好的环境适应性。

摘要：声压敏感薄膜对光纤FPI次声传感器灵敏度、抗电磁干扰、远距离衰减程度等性能有着重要影响。基于国内外研究现状,针对光纤FPI次声传感系统,设计了一种用于低频次声探测的新型复合薄膜,并利用ANSYS软件对其在均匀受压下的静态响应和在次声频段的动态响应进行了研究。研究表明:复合材薄膜在低频次声波段具有非常高的应变灵敏度(nm/Pa数量级);在同等压强载荷下,对形变量影响最大的是橡胶膜厚度,金属薄膜厚度、金属薄膜材料、金属薄膜直径对薄膜形变量影响较小,橡胶膜厚度大于4μm时线性度较好;复合薄膜在低频次声波段具有高的应变灵敏度和平坦的频响曲线。研究结果可为光纤FPI次声传感器性能优化提供参考。