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龙图腾网获悉中国船舶集团有限公司第七一五研究所;哈尔滨工程大学申请的专利一种光纤硅基微结构水声传感器获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119354323B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-19发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411525885.7，技术领域涉及：G01H9/00；该发明授权一种光纤硅基微结构水声传感器是由陈小军;张达;潘雪;张雅;倪程辉;刘盛春设计研发完成，并于2024-10-30向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种光纤硅基微结构水声传感器在说明书摘要公布了：本发明公开了一种光纤硅基微结构水声传感器，其为光纤端面与硅基薄膜形成光信号干涉的非本征F‑P空气微腔探头，用硅基薄膜对声压信号敏感的特点，拾取液体声场环境中的声压变化，转化为光信号干涉相位的变化量，通过检测解调算法，还原液体声场中的声压信号；用有机材料薄壳结构封装微腔探头，实现水声传感器耐静水压能力的提升，以适应深水环境的应用；该光纤硅基微结构水声传感器包括声传感硅微结构、微结构传感探头和传感器耐压结构，声传感硅微结构的声学特性设计采用氧化硅氮化硅等材料用作传感材料，通过内应力残余实现膜片外应力恢复。本发明设计工艺易行、应用灵活、环境适应性强，可在各种复杂场景下实现噪声监测、目标探测的应用。

本发明授权一种光纤硅基微结构水声传感器在权利要求书中公布了：1.一种光纤硅基微结构水声传感器，其特征在于，其为光纤端面与硅基薄膜形成光信号干涉的非本征F-P空气微腔探头，利用硅基薄膜对声压信号敏感的特点，拾取液体声场环境中的声压变化，转化为光信号干涉相位的变化量，通过检测解调算法，还原液体声场中的声压信号；利用有机材料薄壳结构封装微腔探头，实现水声传感器耐静水压能力的提升，以适应深水环境的应用； 该光纤硅基微结构水声传感器包括声传感硅微结构、微结构传感探头和传感器耐压结构， 声传感硅微结构的声学特性设计采用氧化硅氮化硅材料用作传感材料，通过内应力残余实现膜片外应力恢复； 根据硅基微结构薄膜理论，获得膜厚度-直径-灵敏度、膜厚度-直径-谐振频率的相互关系，符合以下公式描述： ； ； 其中S为绝对灵敏度量，ω0为谐振基频，a为膜片半径、h为厚度，ρ为密度，σ为膜片残余内应力，r为离传感薄膜中心距离； 则薄膜的相对灵敏度表示如下： ； 声传感硅微结构的光学特性设计采用光纤与硅基薄膜组成F-P微腔，实现声、振动信号→膜片应变信号→光干涉变化信号，以光纤线路传输返回，采用光检测解调方案实现信号还原； 光纤与硅基薄膜组成F-P微腔采用低精细度的光学F-P干涉仪结构，以获得正弦光谱与腔长变化稳定的特性，光信号耦合系数作为微腔的重要光学参数，关系到光干涉质量，进而决定还原信号的噪声与保真度；F-P腔的光耦合效率受限于腔长、反射面倾角、横向错位三项因子；腔长影响光纤数值孔径NA限制引起的光信号输出模场随传输距离的扩散，膜片反射后的发散角与光纤接收端面模场尺寸比值关系T1；反射面倾角由光纤端面与传感薄膜之间的平行度决定，关系薄膜反射光与端面接收之间的共轴偏差相关的耦合效率T2，横向错位增加了偏心距r，影响声学特性； T1、T2对应的理论模型如下： ； ； 其中ω0为高斯光束的束腰半径，对于采用的单模阶跃光纤，ω0的表达式如下： ； 其中a为纤芯半径，其对应的值为4.07μm；V为归一化频率： ； n1为纤芯折射率，1.45205；n2为包层折射率，1.44681； ω为光传播z距离后的衍射光斑模场半径，此处z表示为2倍的腔长Lcav，表达式如下： ； 其中z0为高斯光束的瑞利距离，θ为入射倾斜角度； 基于F-P腔光传播耦合模型，其对应的光耦合系数与腔长、倾斜角的关系；在光学设计上，选择腔长间距为100μm以内，使得耦合系数达到20％以上，而35μm以内间距，耦合系数达到70％以上；倾斜角设计在2°以内，确保80％以上的耦合效率，前者通过轴向距离控制实现，后者通过光纤端面与传感膜面抛光及倾角控制实现； 低精细度F-P干涉仪的干涉信号对比度，与腔体两个端面的反射特性密切相关，简化为光纤端面和膜片端面的反射率关系见下式，设计端面反射率大约3.5％，达到多重干涉的高精细度光谱特征与单次干涉的低精细度光谱特征吻合，结合腔长设计优化，实现对比度接近于1，提供光检测信号， ； 其中R1、R2为光纤端面和传感膜面反射率，T为耦合系数。

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