一种声波传感器

技术领域

本发明涉及声波检测技术领域，特别是涉及一种声波传感器。

背景技术

声波传感器在当今非常重要。其中电容式传感器为常用的声波传感器，其具有两个彼此有间距的限定电容器的膜片。一个膜片固定，另一个膜片可通过待检测的声波发生位移。可移动膜片的位移决定了电容器的电容变化，该电容变化可由合适的读取电路检测并且可作为电信号输出，通过该电信号可推断出待检测的声波的特性，例如声压等。电容声波传感器灵敏度较高，但是其结构非常复杂。

另一种常用的声波传感器是压电声波传感器，其结构简单，使用由压电材料制成的薄膜，该薄膜可通过待检测的声波发生形变。压电膜的形变在压电膜中感应出电压，该电压可由合适的读取电路检测并且可作为电信号输出，通过该电信号可推断出待检测的声波的特性。虽然压电声波传感器结构简单，但其与电容声波传感器相比，灵敏度较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种声波传感器，以简化声波传感器结构，提高检测灵敏度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种声波传感器，包括激光器、探测器、光纤、贵金属层和柔性衬底；所述激光器和所述探测器设置在所述光纤两侧，所述贵金属层和所述柔性衬底设置在所述光纤内；所述贵金属层为微纳手性结构阵列，附着在所述柔性衬底靠近所述激光器的一侧。

可选地，所述光纤内设置有倾斜的第一腔体，所述贵金属层和所述柔性衬底设置在所述第一腔体内。

可选地，所述柔性衬底包括第一衬底和第二衬底，所述第一衬底和所述第二衬底连接；所述第一衬底和所述第二衬底的弹性系数不同。

可选地，所述微纳手性结构阵列为L型微纳手性结构阵列或F型微纳手性结构阵列。

可选地，所述微纳手性结构阵列的材质为金或银。

一种声波传感器，包括激光器、探测器、光纤、第一贵金属层、第二贵金属层和柔性衬底；所述激光器和所述探测器设置在所述光纤两侧，所述柔性衬底、所述第一贵金属层和所述第二贵金属层设置在所述光纤内，所述柔性衬底设置在所述第一贵金属层和所述第二贵金属层之间；所述第一贵金属层和所述第二贵金属层为微纳手性结构阵列。

可选地，所述光纤内设置有倾斜的第二腔体，所述柔性衬底、所述第一贵金属层和所述第二贵金属层设置在所述第二腔体内。

可选地，所述柔性衬底包括第三衬底和第四衬底，所述第三衬底和所述第四衬底连接；所述第三衬底和所述第四衬底的弹性系数不同。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种声波传感器，包括激光器、探测器、光纤、贵金属层和柔性衬底；所述激光器和所述探测器设置在所述光纤两侧，所述贵金属层和所述柔性衬底设置在所述光纤内；所述贵金属层为微纳手性结构阵列，附着在所述柔性衬底靠近所述激光器的一侧。本发明可将声波信号转化为光谱的变化，根据光谱的变化检测出声波大小，结构简单、灵敏度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的一种声波传感器的结构图；

图2为本发明实施例1提供的第一衬底和第二衬底的结构图；

图3为本发明实施例2提供的一种声波传感器的结构图。

符号说明：1-激光器，2-探测器，3-光纤，4-贵金属层，41-第一贵金属层，42-第二贵金属层，5-柔性衬底，51-第一衬底，52-第二衬底。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书以及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应当理解，这样描述的对象在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本专利文档中，下文论述的附图以及用来描述本发明公开的原理的各实施例仅用于说明，而不应解释为限制本发明公开的范围。所属领域的技术人员将理解，本发明的原理可在任何适当布置的系统中实施。将详细说明示例性实施方式，在附图中示出了这些实施方式的实例。此外，将参考附图详细描述根据示例性实施例的终端。附图中的相同附图标号指代相同的元件。

本发明说明书中使用的术语仅用来描述特定实施方式，而并不意图显示本发明的概念。除非上下文中有明确不同的意义，否则，以单数形式使用的表达涵盖复数形式的表达。在本发明说明书中，应理解，诸如“包括”、“具有”以及“含有”等术语意图说明存在本发明说明书中揭示的特征、数字、步骤、动作或其组合的可能性，而并不意图排除可存在或可添加一个或多个其他特征、数字、步骤、动作或其组合的可能性。附图中的相同参考标号指代相同部分。

本发明的目的是提供一种声波传感器，以简化声波传感器结构，提高检测灵敏度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

图1为本发明实施例1提供的一种声波传感器的结构图，如图1所示，声波传感器包括激光器1、探测器2、光纤3、贵金属层4和柔性衬底5。激光器1和探测器2设置在光纤3两侧，贵金属层4和柔性衬底5设置在光纤3内。贵金属层4为微纳手性结构阵列，附着在柔性衬6底靠近激光器1的一侧。优选地，微纳手性结构阵列为L型微纳手性结构阵列或F型微纳手性结构阵列，材质为金或银。

本发明原理如下：

声波传感器使用时，激光器1发出激光穿过贵金属层4和柔性衬底5，照射在探测器2上。而在穿过贵金属层4时，会和贵金属层4上的微纳手性结构阵列发生共振，产生特定的透射光谱。检测声波时，柔性衬底5会在声波的作用下会发生形变，附着其上的贵金属层4的形状、微纳手性结构阵列的周期也会发生变化，因此产生的透射光谱也会发生变化。通过检测前后透射光谱的变化，即可检测出声波大小。

在本实施例中，光纤3内设置有倾斜的第一腔体，贵金属层4和柔性衬底5设置在第一腔体内。由于贵金属层4和柔性衬底5倾斜放置，增大了贵金属层4和声波作用面积的同时，还会使得光穿过贵金属层4产生更大的光谱信号，提高了检测灵敏度。

图2为本发明实施例1提供的第一衬底和第二衬底的结构图，如图2所示，在本实施例中，柔性衬底5包括第一衬底51和第二衬底52，第一衬底51和第二衬底52连接，第一衬底51和第二衬底52的弹性系数不同。这样的设置方式，可以使得柔性衬底5在受到声波作用时，发生不同的形变，使得产生的光谱信号发生更大的变化，进一步提高检测灵敏度。

实施例2

图3为本发明实施例2提供的一种声波传感器的结构图，如图3所示，声波传感器包括激光器1、探测器2、光纤3、第一贵金属层41、第二贵金属层42和柔性衬底5。激光器1和探测器2设置在光纤3两侧，柔性衬底5、第一贵金属层41和第二贵金属层42设置在光纤3内，柔性衬底5设置在第一贵金属层41和第二贵金属层42之间。第一贵金属层41和第二贵金属层42为微纳手性结构阵列。

优选地，光纤3内设置有倾斜的第二腔体，柔性衬底5、第一贵金属层41和第二贵金属层42设置在第二腔体内。

优选地，柔性衬底5包括第三衬底和第四衬底，第三衬底和第四衬底连接，第三衬底和第四衬底的弹性系数不同。

本实施例中柔性衬底5的两侧都设置有贵金属层，即第一贵金属层41和第二贵金属层42。双层贵金属层可以产生更大的光谱信号，在声波作用时光谱信号变化也更加明显，检测的精确度和灵敏度进一步提高。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

(1)本发明仅设置有激光器、探测器、光纤、贵金属层和柔性衬底。激光器和探测器设置在光纤两端，贵金属层和柔性衬底设置在光线内。结构简单，生产成本低。

(2)本发明可以将声波信号转化为光谱的变化，由于光谱受贵金属层影响变化明显，因此本传感器具有很高的灵敏度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。