【摘 要】
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光纤声传感器相对于传统电声传感器,具有免疫电磁干扰、灵敏度高、大带宽、动态范围大、传感系统灵活和复用性好等优点。近年来光纤声传感技术在国防安全、工业监测、超声无
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光纤声传感器相对于传统电声传感器,具有免疫电磁干扰、灵敏度高、大带宽、动态范围大、传感系统灵活和复用性好等优点。近年来光纤声传感技术在国防安全、工业监测、超声无损检测及医疗成像等领域得到广泛应用。目前的大多数光纤声传感技术均采用声耦合材料或声敏感膜片,可以在一定程度提高声探测性能,但存在无法同时实现大带宽和大动态范围声检测的不足。本文针对法布里-珀罗（Fabry-Perot,F-P）腔光纤声传感器的关键技术进行研究,主要完成如下工作:（1）对空气折射率变化理论进行分析,得出声压与空气折射率存在近似线性关系,并详细分析了F-P腔理论,为声传感器的设计提供了理论指导。（2）提出了F-P腔光纤声传感系统的整体方案并对F-P腔进行了设计与加工,重点探究了影响F-P腔声传感灵敏度的相关光学参数,并进行仿真验证,最终确定了F-P腔反射率为99%,腔长为5mm。（3）重点分析了工作点稳定控制解调方法的原理与实现过程,采用STM32结合LABVIEW实现系统的工作点的实时校正,将工作点处的光强波动范围控制在±1%。（4）搭建声传感实验系统进行详细测试分析,实现了0dB增益下声探测电压灵敏度为3mV/Pa,1kHz处的最小可探测声压为20mPa/Hz1/2。通过本文的工作,可得F-P腔声传感技术无机械共振频率、可以同时实现大带宽和大动态范围声探测,提高F-P腔精细度可进一步提高灵敏度,具有广阔的发展前景。
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