图11示出心音导管尖端式传感器,其压力检测元件(即振动片)配置在心音导管端部,探头比较小。它是用光导纤维束来传输光,将端部压力元件的位移由振动片反射回来,从而引起光量的变化,然后由光敏元件检测光量的变化以读出压力值。用于测定-50~200mmHg的血压(误差±2mmHg)、检测20Hz~4KHz的心音和心杂音的发声部位以诊断疾病。压力检测元件还可使用电磁式、应变片式、压电陶瓷式等。
图11 光导纤维导管尖端式血压计
光纤水听器具有灵敏度高、频带响应宽、抗电磁干扰、耐恶劣环境、结构轻巧、易于遥测和构成大规模阵列等特点,尤其具有足够高的声压灵敏度,比压电陶瓷水听器高3个数量级。根据声波调制方式的原理不同,可分为三大类型:调相型 (主要指干涉型)、调幅型和偏振型光纤水听器。图12为基于Mach-Zehnder光纤干涉仪光纤水听器的原理示意图。由激光经3dB光纤耦合器分为两路:一路构成光纤干涉仪的传感臂即信号臂,接受声波的调制,另一路构成参考臂,提供参考相位。两束波经另一个耦合器合束发生干涉,干涉光信号经光电探测器转换为电信号,解调信号处理就可以拾取声波的信息。
图12 基于光纤干涉仪的光纤水听器原理示意图
另外,光强调制型光纤水听器是利用光纤微弯损耗导致光功率的变化和光纤中传输光强被声波调制的原理制备的;偏振型光纤水听器或光纤布拉格光栅传感器是利用光纤光栅作为基本传感元件,用水声声压对反射信号光波长的调制原理制备的,通过实时检测中心反射波长偏移情况来获得声压变化的信息。它们均可用于采集地震波信号,经过信号处理可以得到待测区域的资源分布信息;用于勘探海洋时布放在海底,可以研究海洋环境中的声传播、海洋噪声、混响、海底声学特性以及目标声学特性等,也可以制作鱼探仪用于海洋捕捞等作业。进而,其声纳系统可用于岸基警戒系统、潜艇或水面舰艇的拖曳系统;水下声系统还可以通过记录海洋生物发出的声音,以研究海洋生物以及实现对海洋环境的监测等。一款HFO-660型光纤水听器应用于石油勘探,也可布放到高温高压的勘测井中或埋到沙漠中的沙子底下用于陆地勘探领域。