專利名稱：光導(dǎo)纖維傳感器系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及傳感器陣列領(lǐng)域，特別涉及光導(dǎo)纖維傳感器系統(tǒng)及方法。
電傳感器系統(tǒng)的局限性和由纖維光學(xué)系統(tǒng)提供的改進(jìn)已經(jīng)有很好的文獻(xiàn)材料加以證明。而且，在傳感應(yīng)用領(lǐng)域中使用光纖的概念也已經(jīng)不新鮮了。美國海軍研究實(shí)驗(yàn)室(NRL)是這一領(lǐng)域的領(lǐng)頭者，NRL和其他一些研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)揭示了很多光學(xué)系統(tǒng)。例如，Gialorenzi的美國專利4,648,083描述了一種典型的纖維光學(xué)系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，等價(jià)于水下測音器中的聲壓的光學(xué)相位能被測量。此外，海軍研究生院的Hofler、Garrett和Brown揭示了纖維光學(xué)振動(dòng)傳感器。普通的纖維光學(xué)傳感器由繞在芯子(參見Cielo等的美國專利4,525,818)或包在彎曲盤上(參見Hofler等的美國專利4,959,539)的纖維線圈構(gòu)成。然后這些線圈固定在光耦合器上以構(gòu)成干涉儀。在這些傳統(tǒng)的光學(xué)傳感系統(tǒng)中，通過干涉儀上的動(dòng)作，正在被測量的物理現(xiàn)象直接被轉(zhuǎn)換成不同的光學(xué)相位。換句話說，聲壓或振動(dòng)壓迫在干涉儀中產(chǎn)生光學(xué)相移的干涉儀臂。有些陣列需要延長通道組的長度，以便于獲得需要的信噪比。在拖成帶狀陣列的情形，很多水下測音器元件(通常是16個(gè))電氣聯(lián)接在一起，使得在延長的長度上產(chǎn)生一個(gè)輸出。被延長了組長度的光學(xué)版本已經(jīng)在Dandridge等人的美國專利5,668,779和Maas等人的美國專利5,317,544中描述。這些被延長的干涉儀制造起來相對(duì)復(fù)雜一些，并且很難分離出干涉儀的某些部分。
另一個(gè)光導(dǎo)纖維傳感器方法由基于傳感器的纖維布雷格光柵組成。布雷格光柵常常以不同方式用于測量已知現(xiàn)象。一種方法是把該光柵作為反射器使用，構(gòu)成法布里-珀羅干涉儀。在這種情況下，可以測得光線在其相位方面的相似變化。第二種方法是布雷里光柵本身作為傳感器，光柵上的應(yīng)變改變光柵的周期，而這又改變了從光柵反射的光線的波長。這里的波長變化與光柵上的應(yīng)變成比例。
用以上兩種光導(dǎo)纖維傳感器的任何一種，都可以通過纖維光學(xué)測距法技術(shù)明顯改進(jìn)傳感器陣列。然而，按這種方式的話，傳感器就會(huì)變得更加復(fù)雜，并且在大多數(shù)情形下，傳統(tǒng)的纖維光學(xué)系統(tǒng)生產(chǎn)的傳感器性能低和/或成本高。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，基于被測量的參數(shù)，傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)能跨接在可以根據(jù)外加的電信號(hào)改變尺寸的材料兩端。光導(dǎo)纖維被耦合到該材料上，在這種材料中，材料的尺寸變化在光導(dǎo)纖維中產(chǎn)生應(yīng)變。這種應(yīng)變能被控制，使得它對(duì)穿過光導(dǎo)纖維的光線產(chǎn)生影響，從而產(chǎn)生用于纖維光學(xué)系統(tǒng)的光信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器可以是能產(chǎn)生與地音探測器本身的移動(dòng)成比例的電信號(hào)的地音探測器。在另一個(gè)實(shí)施例中，傳感器可以是能產(chǎn)生與入射到水下測音器的聲壓成比例的電信號(hào)的水下測音器。能根據(jù)外加的電信號(hào)改變尺寸的材料也可以是例如壓電陶瓷柱、PVDF薄膜或者壓電聚合物材料。
本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是，由傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)能夠被轉(zhuǎn)化為在纖維光學(xué)系統(tǒng)中使用的光信號(hào)。
本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是，由激光器控制的光學(xué)發(fā)射和檢測系統(tǒng)能替代傳統(tǒng)電子傳感器陣列系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)和預(yù)放大元件。這種功能可以通過把傳感器中的電子輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成光相位信號(hào)信息來實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明還有一個(gè)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是，能夠通過提供集高性能和低成本于一身并具有無源光學(xué)遙測系統(tǒng)之優(yōu)點(diǎn)的電子傳感器來克服現(xiàn)有系統(tǒng)的缺點(diǎn)。在水中，這種無源的特性可以消除許多由有源信號(hào)調(diào)節(jié)電子儀器或其它需要電力的光學(xué)結(jié)構(gòu)引起的不足。
本發(fā)明的其他技術(shù)優(yōu)點(diǎn)應(yīng)該能從附圖、說明書和權(quán)利要求書中明顯看出。
圖4是在被纏繞在PZT上的法布里-珀羅干涉儀中，使用單個(gè)纖維布雷格光柵將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成為各種光學(xué)波長信息的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖5是使用馬赫-曾德耳干涉儀將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成為不同干涉相位的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，該干涉儀有一條臂固定在一片PVDF薄膜上；圖6A和6B是被轉(zhuǎn)換成干涉相位的電子傳感器總組的實(shí)施例示意圖；以及圖7是被轉(zhuǎn)換成干涉相位的電子傳感器的陣列結(jié)構(gòu)的示意圖。
發(fā)明詳述

圖1是使用具有一條繞在PZT上的臂的馬赫-曾德耳干涉儀來將例如來自電子傳感器或傳感器總組的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成為不同干涉相位的系統(tǒng)實(shí)施例的示意圖。正如圖中所示，傳感器10根據(jù)它正在測量的參數(shù)(例如速度或聲壓)生成相應(yīng)的電壓輸出。然后把該輸出電壓施加到能根據(jù)外加輸出電壓改變尺寸(即收縮和膨脹)的材料12的兩端。光導(dǎo)纖維14纏繞在材料12上，并且根據(jù)材料12的尺寸變化發(fā)生應(yīng)變。該系統(tǒng)還包括一根基準(zhǔn)光導(dǎo)纖維16。如圖所示，為了構(gòu)成干涉儀，光耦合器18能在20處熔接到敏感光導(dǎo)纖維14和基準(zhǔn)光導(dǎo)纖維16上。
在一個(gè)實(shí)施例中，圖1的傳感器10可以使用常規(guī)的地音傳感器。地音傳感器通過在磁場中移動(dòng)銅質(zhì)線圈來測量振動(dòng)的速度。這種移動(dòng)在線圈中產(chǎn)生與移動(dòng)量成比例的感應(yīng)電壓。在這種實(shí)施中，從傳感器12輸出的電壓被直接導(dǎo)向壓電陶瓷柱12。一般來說，用于地震勘探應(yīng)用的地音傳感器產(chǎn)生峰-峰值為一伏特的電壓輸出(雖然這可以通過改變銅線的匝數(shù)或磁場加以調(diào)整)。例如，把這個(gè)電壓施加到標(biāo)準(zhǔn)的壓電陶瓷柱(PZT)兩端將導(dǎo)致直徑一英寸、壁厚0.05英寸的PZT的平均直徑改變大約5nm/伏特。這種改變可被解釋為光導(dǎo)纖維14的長度每匝改變4.75Πnm。匝數(shù)可以變化，以便調(diào)節(jié)系統(tǒng)的光學(xué)尺度因子。干涉儀中的相關(guān)相位變化由以下方程給出△φ=2Π*n*(△l/λ)其中n為光纖的折射率，λ為光線的波長。
根據(jù)本發(fā)明，光導(dǎo)纖維干涉儀可以具有被纏繞在壓電陶瓷柱12上的一條臂，如圖1所示的。在操作中，從電子傳感器10(例如地音檢測器)輸出的信號(hào)被施加到壓電陶瓷12兩端。電子傳感器10的電壓輸出引起壓電陶瓷柱12膨脹和收縮，從而引起干涉儀中的敏感光導(dǎo)纖維14產(chǎn)生膨脹和收縮。這引起干涉儀中的相位相對(duì)于由電子傳感器12測量的參數(shù)成比例地變化。然后光信號(hào)可以和根據(jù)傳統(tǒng)方法從陣列中的其它傳感器產(chǎn)生的信號(hào)多路復(fù)用。
圖2是使用馬赫-曾德耳干涉儀將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成為不同干涉相位的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，該干涉儀有兩個(gè)分別繞在以“推-拉”型結(jié)構(gòu)與相反極性相連的PZT上的臂。與圖1中系統(tǒng)相反，采用了能根據(jù)外加的輸出電壓改變尺寸的第二決材料22，該第二塊材料以與材料12相反的極性連接到傳感器10的輸出電壓上，使得材料22鏡像材料12。例如，材料22可以是以上討論過的壓電陶瓷柱(PZT)。通過在材料22上纏繞基準(zhǔn)纖維16并以相反極性把材料12和材料22連接起來，當(dāng)光纖14膨脹時(shí)光纖16收縮，反之亦然。以這種結(jié)構(gòu)，圖2的系統(tǒng)提供了一種用于將傳感器10的電輸出轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的推-拉型結(jié)構(gòu)，這里輸出的光信號(hào)將尺度因子增加到2倍。
圖3和圖4顯示增加了與信號(hào)轉(zhuǎn)換相關(guān)的纖維布雷格光柵的另一種方案的結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的思想，圖3示出在被繞在PZT上的法布里-珀羅干涉儀中使用纖維布雷格光柵將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成為不同干涉相位的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。正如圖中所示，法布里-珀羅干涉儀是在兩個(gè)反射用的纖維布雷格光柵26和28之間建立的。照射到光纖30上的光線有一部分被第一個(gè)光柵26反射回去。光線繼續(xù)穿過纏繞在PZT柱12(或其它對(duì)電敏感的材料)上的光導(dǎo)纖維32，到達(dá)下一個(gè)光柵28并將被反射回去。由傳感器10(圖3中未顯示出來)產(chǎn)生在PZT12上的電壓在從光柵26和光柵28分別反射回來的各信號(hào)之間引起一個(gè)相位變化。因此圖3的系統(tǒng)把光柵26和光柵28作為反射器，構(gòu)成一個(gè)法布里-珀羅干涉儀。
一般而言，用于法布里-珀羅干涉儀的包含光纖的光柵能被纏繞在PZT柱或其它對(duì)電敏感的材料上，使得兩個(gè)光柵分別位于柱的一邊。兩個(gè)光柵之間的光導(dǎo)纖維根據(jù)電子傳感器的輸出被加壓，而這種輸出本身引起在從兩個(gè)光柵反射回去的各信號(hào)之間測到的光線的相位產(chǎn)生變化。
圖4是在被繞在PZT上的法布里-珀羅干涉儀中使用單個(gè)纖維布雷格光柵將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成為各種光學(xué)波長信息的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。如圖所示，具有集成的纖維布雷格光柵36的光導(dǎo)纖維38被連接在能根據(jù)由傳感器10(未在圖4中示出)外加給材料40(例如PZT)兩端的電壓輸出改變其尺寸的材料15上。從傳感器10施加給材料40兩端的電壓輸出導(dǎo)致布雷格光柵36中產(chǎn)生應(yīng)變。這種應(yīng)變引起光柵36的周期發(fā)生變化，而該變化又引起從光柵36中反射回來的光線波長發(fā)生變化。波長的變化又與傳感器10中輸出的電壓輸出成比例。因此，在操作過程中，光柵36作為傳感器，用于將傳感器10的輸出電壓轉(zhuǎn)換成為光學(xué)信號(hào)。
雖然在以上的實(shí)施例中使用了壓電陶瓷柱(PZT)來在光導(dǎo)纖維中引起應(yīng)變，但這種PZT能夠由PVDF薄膜或其它具有尺寸變化或者電敏性質(zhì)的材料替代。圖5是使用具有一個(gè)連接在PVDF薄膜上的臂的馬赫-曾德耳干涉儀根據(jù)本發(fā)明將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成為不同干涉相位的系統(tǒng)實(shí)施例的示意圖。正如圖中所示，圖1中的PZT柱12由PVDF薄膜46(或者其它材料)替代。光導(dǎo)纖維44連接到材料46上，并且傳感器48的電信號(hào)輸出被施加到材料46兩端。傳感器48的電信號(hào)輸出在材料46中引起相應(yīng)的變化，這種變化又使得光導(dǎo)纖維44產(chǎn)生應(yīng)變。如圖5所示，材料46除了平放以外，也可以纏繞在芯軸上，或者根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的結(jié)構(gòu)要求以其它方式放置。而且除了以上所述的干涉儀以外，諸如邁克爾遜干涉儀等其它類型的干涉儀也可以在此使用。
圖6A和6B是電子傳感器總組的實(shí)施例的示意圖。如圖6A所示，傳感器50可以包含一組并聯(lián)在一起的電子傳感器或者敏感元件52。同樣，正如圖6B所示，傳感器50可以包含一組串聯(lián)在一起的電子傳感器或者敏感元件52。在拖成帶狀陣列的情況下，十六個(gè)敏感元件構(gòu)成的組52一般被擺成一個(gè)12.5米長的陣列，用以形成一個(gè)電信號(hào)輸出。雖然這種組時(shí)常被看成單個(gè)元件，但它和其它傳感器類型是通用的。
圖7是電子傳感器的一種陣列結(jié)構(gòu)的示意圖，這種陣列結(jié)構(gòu)具有一個(gè)濕端部分54(該陣列被放在水中)和一個(gè)干端部分56。干端部分56可以包含一個(gè)處理光信號(hào)的光電裝置。圖7的陣列結(jié)構(gòu)由四個(gè)傳感器子組58組成，每個(gè)子組又包含四個(gè)傳感器60。傳感器60可以是一個(gè)傳感器，也可以是一個(gè)傳感器組(例如像圖6A和6B所示的傳感器組)。傳感器60連接于輸出的光信號(hào)62，并提供輸入光信號(hào)64。在所示的方案中，組58中的每一個(gè)傳感器60連接在同一個(gè)輸出光信號(hào)62上。在這同一個(gè)方案中，為了提供輸入光信號(hào)64，組58中的每一個(gè)傳感器60連接在不同的線上。這個(gè)裝配方案實(shí)際上是一個(gè)頻分復(fù)用的遙測裝置，例如象Gialorenzi的美國專利4,648,083所顯示和描述的那種。然而，各種其它光學(xué)遙測裝置也能被用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)N通道的陣列。
雖然已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但應(yīng)該了解的是，在不違背以下附屬權(quán)利要求書中限定的精神和范圍的條件下可以進(jìn)行除此之外的各種變化、替代和修改。
權(quán)利要求
1．一種用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成為纖維光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)信號(hào)的系統(tǒng)，包括基于被測量的參數(shù)產(chǎn)生電信號(hào)的傳感器；能根據(jù)外加的電信號(hào)改變尺寸的材料，其中的電信號(hào)由跨接在材料兩端的傳感器產(chǎn)生；以及被耦合到上述材料上的光導(dǎo)纖維，其中材料的尺寸變化在此光導(dǎo)纖維中產(chǎn)生應(yīng)變；這種應(yīng)變可被控制以影響通過光導(dǎo)纖維的光線，以便產(chǎn)生用于纖維光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)信號(hào)。
2．權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，傳感器是地音探測器，該探測器產(chǎn)生與地音探測器的移動(dòng)成比例的電壓輸出。
3．權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，傳感器是水下測音器，該測音器產(chǎn)生與水下測音器的入射聲壓成比例的電壓輸出。
4．權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，傳感器包括為了生成電信號(hào)而被連接在一起的一組敏感元件。
5．權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，所述材料是壓電陶瓷柱。
6．權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，所述材料是PVDF薄膜。
7．權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，所述材料是壓電聚合物材料。
8．權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，光導(dǎo)纖維是光學(xué)干涉儀的一個(gè)組成部分，并且光導(dǎo)纖維中產(chǎn)生的應(yīng)變?cè)谠摳缮鎯x中產(chǎn)生相位變化。
9．權(quán)利要求8的系統(tǒng)，還包括能根據(jù)外加的電壓改變尺寸的第二塊材料，傳感器的電壓輸出以相反極性方式連接在第二塊材料上；被耦合到上述第二塊材料上的第二根光導(dǎo)纖維，其中第二塊材料的尺寸變化在第二根光導(dǎo)纖維中產(chǎn)生應(yīng)變；從而傳感器的電壓輸出在光導(dǎo)纖維中產(chǎn)生相反的尺寸變化。
10．權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其特征在于，所述干涉儀是馬赫-曾德耳干涉儀。
11．權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其特征在于，所述干涉儀是邁克爾遜干涉儀。
12．權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其特征在于，所述干涉儀是法布里-珀羅干涉儀。
13．權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其特征在于，所述干涉儀是使用布雷格光柵作為反射器的法布里-珀羅干涉儀。
14．權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，光導(dǎo)纖維具有耦合于所述材料上的集成的布雷格光柵，并且光導(dǎo)纖維中產(chǎn)生的應(yīng)變引起布雷格光柵的周期的變化，而該變化又改變了由布雷格光柵反射回來的光線的波長。
15．權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，將光信號(hào)與從采用頻分復(fù)用技術(shù)的傳感器陣列得到的其它光信號(hào)多路復(fù)用。
16．權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，將光信號(hào)與從采用波分復(fù)用技術(shù)的傳感器陣列得到的其它光信號(hào)多路復(fù)用。
17．權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，將光信號(hào)與從采用時(shí)分復(fù)用技術(shù)的傳感器陣列得到的其它光信號(hào)多路復(fù)用。
18．權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，將光信號(hào)與從采用頻分復(fù)用、波分復(fù)用和時(shí)分復(fù)用技術(shù)的混合技術(shù)的傳感器陣列得到的其它光信號(hào)多路復(fù)用。
19．一種用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成為纖維光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)信號(hào)的系統(tǒng)，包括基于被測量的參數(shù)產(chǎn)生電信號(hào)的傳感器；根據(jù)外加的電信號(hào)改變尺寸的材料，該電信號(hào)由跨接在材料兩端的傳感器產(chǎn)生；以及一個(gè)干涉儀，其中材料的尺寸變化引起鏡像的移動(dòng)，并且導(dǎo)致被反射的光學(xué)信號(hào)的強(qiáng)度產(chǎn)生變化。
20．權(quán)利要求19的系統(tǒng)，其特征在于，材料尺寸的變化導(dǎo)致鏡像的移動(dòng)，并且導(dǎo)致被反射的光信號(hào)的相位產(chǎn)生變化。
21．一種用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成為纖維光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)信號(hào)的方法，包括將由傳感器基于被測量的參數(shù)產(chǎn)生的電信號(hào)連接在能根據(jù)外加電信號(hào)改變尺寸的材料上；將光導(dǎo)纖維耦合于其尺寸變化能在光導(dǎo)纖維中產(chǎn)生應(yīng)變的材料上；并且在光線通過光導(dǎo)纖維時(shí)，能依據(jù)光導(dǎo)纖維中的應(yīng)變效應(yīng)產(chǎn)生用于纖維光學(xué)系統(tǒng)的光信號(hào)。
22．權(quán)利要求21的方法，其特征在于，傳感器是地音探測器，該探測器產(chǎn)生與地音探測器的移動(dòng)成比例的電信號(hào)。
23．權(quán)利要求21的方法，其特征在于，傳感器是水下測音器，該測音器產(chǎn)生與水下測音器的入射聲壓成比例的電信號(hào)。
24．權(quán)利要求21的方法，其特征在于，傳感器包括為了產(chǎn)生電信號(hào)而被連接在一起的一組敏感元件。
25．權(quán)利要求21的方法，其特征在于，所述材料是壓電陶瓷柱。
26．權(quán)利要求21的方法，其特征在于，所述材料是PVDF薄膜。
27．權(quán)利要求21的方法，其特征在于，所述材料是壓電聚合物材料。
28．權(quán)利要求21的方法，其特征在于，光導(dǎo)纖維是光學(xué)干涉儀的一個(gè)組成部件，并且在光導(dǎo)纖維中產(chǎn)生的應(yīng)變?cè)谠摳缮鎯x中產(chǎn)生相位變化。
29．權(quán)利要求28的方法，還包括將傳感器的輸出電壓以相反極性方式連接在能根據(jù)外加電壓改變尺寸的第二塊材料上；和將第二根光導(dǎo)纖維耦合到第二塊材料上，在此，第二塊材料的尺寸變化能在第二根光導(dǎo)纖維中產(chǎn)生應(yīng)變；從而，傳感器的電壓輸出在光導(dǎo)纖維中產(chǎn)生相反的尺寸變化。
30．權(quán)利要求28的方法，其特征在于，所述干涉儀是馬赫-曾德耳干涉儀。
31．權(quán)利要求28的方法，其特征在于，所述干涉儀是邁克爾遜干涉儀。
32．權(quán)利要求28的方法，其特征在于，所述干涉儀是法布里-珀羅干涉儀。
33．權(quán)利要求32的方法，其特征在于，所述干涉儀是使用布雷格光柵作為反射器的法布里-珀羅干涉儀。
34．權(quán)利要求21的方法，其特征在于，光導(dǎo)纖維具有耦合于材料上的集成的布雷格光柵；并且光導(dǎo)纖維中產(chǎn)生的應(yīng)變引起布雷格光柵的周期產(chǎn)生變化，而該變化又將改變由布雷格光柵反射回來的光線的波長。
35．權(quán)利要求21的方法，還包括將光信號(hào)與從采用頻分復(fù)用技術(shù)的傳感器陣列得到的其它光信號(hào)多路復(fù)用。
36．權(quán)利要求21的方法，還包括將光信號(hào)與從采用波分復(fù)用技術(shù)的傳感器陣列得到的其它光信號(hào)多路復(fù)用。
37．權(quán)利要求21的方法，還包括將光信號(hào)與從采用時(shí)分復(fù)用技術(shù)的傳感器陣列得到的其它光信號(hào)多路復(fù)用。
38．一種用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成為纖維光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)信號(hào)的方法，包括將由傳感器基于被測量的參數(shù)產(chǎn)生的電信號(hào)連接在能根據(jù)外加的電信號(hào)改變尺寸的材料上；和將干涉儀耦合到其尺寸變化能引起鏡像的移動(dòng)并導(dǎo)致被反射光學(xué)信號(hào)的強(qiáng)度產(chǎn)生變化的材料上。
39．權(quán)利要求38的方法，其特征在于，材料尺寸的變化導(dǎo)致鏡像的移動(dòng)，并導(dǎo)致被反射的光信號(hào)的強(qiáng)度產(chǎn)生變化。
全文摘要
一種將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為纖維光學(xué)系統(tǒng)的光信號(hào)的方法和系統(tǒng)?；谡粶y量的參數(shù)通過傳感器(10)產(chǎn)生的電信號(hào)被跨接在能根據(jù)外加的電信號(hào)改變其尺寸的材料(12、34、40)上。光導(dǎo)纖維(14、30、38)被耦合到該材料(12、34、40)上,這些材料(12、34、40)的尺寸變化在光導(dǎo)纖維(14、30、38)中產(chǎn)生應(yīng)變。這種應(yīng)變能有效地對(duì)穿過光導(dǎo)纖維(14、30、38)的光線產(chǎn)生影響,從而產(chǎn)生用于纖維光學(xué)系統(tǒng)的光信號(hào)。傳感器(10)可以是地音探測器或者水下測音器,而可以根據(jù)外加電信號(hào)改變尺寸的材料(12、34、40)可以是壓電陶瓷柱、PVDF薄膜或者其它壓電聚合物材料。
文檔編號(hào)G02F1/21GK1288526SQ99802295
公開日2001年3月21日 申請(qǐng)日期1999年1月20日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月23日
發(fā)明者J·B·邦恩, J·S·邦恩, J·M·耶斯凱萊伊寧, S·J·馬爾斯 申請(qǐng)人:石油大地服務(wù)(美國)有限公司