基于聚合物气泡的可调控超声传感器及其制备方法和应用

1.本发明属于可调控超声传感器技术领域，具体涉及基于聚合物气泡的可调控超声传感器及其制备方法和应用。


背景技术：

2.超声波是指频率在20khz以上，大于人听觉频率上限的声波。超声波的优点在于指向性强，能量便于集中，在不同媒介(如气体、液体、固体及固溶体等)中均可以长距离传输。超声波的本质为一种机械振动，可以检测到载体的相关物理信息，同时超声波所传递的高能量会对载体的性状造成改变或影响。因此超声波已广泛应用于实际生活工作中，主要包括：超声探测(如测厚、探伤和成像等)、超声处理(如除尘、清洗、焊接、钻孔、固体粉碎等)、加湿、制药等。
3.传统的超声电子传感器将感受到的超声信号转换为电学信号，目前在超声应用中主要使用压电式超声传感器。压电式超声传感器是通过材料的压电特性来检测超声信号，传统的电子超声传感器以电信号为传输及转换载体，易受到高湿度、高温等易燃易爆因素、电磁干扰等极限环境限制。相较的光纤超声传感器以光波作为载体，以光纤为介质，实现对超声的感知和传输，由于光纤超声传感器具有体积小、重量轻、抗电磁干扰、耐腐蚀、灵敏度高等明显优势，在不少极端情况下能完成传统电传感器很难甚至是不能完成的工作，所以受到广泛的重视。
4.现有技术中刚等人(sensors2018，10.3390/s18072315)提出了一种灵敏度增强的空气微泡型fpi光纤超声波传感器，通过熔接单模光纤(smf)和空芯光纤(hcf)，在具有载氢预处理的(hcf)处不断进行放电所制作而成。在放电过程中，空气微泡中的氢气被不断加热，这不仅可以增大空气微泡的直径而且可以光滑其表面。
5.尹等人(ieeesensorsjournal2019，10.1109/jsen.2019.2924646)提出了一种具有开腔式的fpi气泡位移传感器，利用聚焦飞秒激光技术，将hcf空气泡壁上的一部分切除，形成开放式腔。保留下来的泡壁部分作为支撑梁，可以受外部压力而轻易地变形。当空气泡受到外界位移或压力作用时，通过光信号变化实现高灵敏度的位移测量。
6.阴等人(journaloflightwavetechnology2022，10.1109/jlt.2022.3169919)提出了一种基于光纤气泡的fpi超声传感器，通过对hcf多次放电构建光纤端面气泡，再将smf插入气泡中形成fpi传感器。
7.如上提出的气泡型fpi超声传感器，虽然通过气压辅助电弧放电等技术提升了传感器的灵敏度，但是由于组成气泡的材料为石英光纤本身，而石英光纤具有较大的杨氏模量(约为70gpa)，不利于气泡型fpi传感器灵敏度的进一步提升。此外，制作完成的气泡的厚度以及fpi空腔长度不可调控，必须批量制作多个不同灵敏度与谐振频率特征的传感器以适应复杂的测量环境，对传感器制作的重复性要求较高，且其信号解调必须依赖于高端的宽波长调谐型激光器，因此需要一种可调控超声传感器以克服上述技术缺陷。


技术实现要素：

8.针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于聚合物气泡的可调控超声传感器及其制备方法和应用，针对现有光纤超声传感器灵敏度和调控性不足的技术缺陷，本发明提出了一种基于聚合物气泡的可调控超声传感器，相比于传统石英光纤超声传感器，可实现超高灵敏度的超声检测，并且其气泡尺寸和形貌可调控的特点使其更加的实用，也能够应用于更多的超声领域中，可实现谐振波长可调谐的超高灵敏度超声波的检测。
9.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
10.基于聚合物气泡的可调控超声传感器，由单模光纤、双孔光纤和光热有机聚合物气泡组成，所述光热有机聚合物气泡由聚合物胶体和光热材料组成；
11.所述单模光纤与所述双孔光纤熔接，所述光热有机聚合物气泡粘结于所述双孔光纤上。
12.优选的，所述聚合物胶体包括透明光固胶、透明热固胶，所述光热材料包括金属纳米粒子、有色染剂，聚合物胶体和光热材料的质量比为10-70：1，且聚合物胶体和光热材料均具有防水性能。
13.优选的，所述透明光固胶选自光敏聚合物，透明热固胶选自环氧树脂、硅氧烷基聚氨酯、丙烯酸酯，所述光热材料选自金属纳米粒子、有机染料、碳基材料、过渡金属氧化物。
14.优选的，所述光敏聚合物选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯。
15.优选的，所述光热有机聚合物气泡能够经特定波长可见光于不同功率照射下发生形变；
16.其中，所述特定波长可见光的波长范围为400-760nm，功率为10-100mw。
17.优选的，双孔光纤的自由端端面与光热有机聚合物气泡膨胀顶点之间的腔长、以及光热有机聚合物气泡的厚度能够经特定波长可见光照射后发生变化；
18.其中，所述特定波长可见光的波长为400-760nm。
19.本发明还保护了基于聚合物气泡的可调控超声传感器的制备方法，包括如下步骤：
20.s1、将双孔光纤的一端用粘合剂粘附于注射器出液口上，再将双孔光纤的自由端端面切平；
21.s2、将聚合物胶体和光热材料混合，得到光热有机聚合物混合材料；
22.s3、将步骤s1双孔光纤的切平端面沾取步骤s2的光热有机聚合物混合材料后，推进注射器活塞并向双孔光纤内增压，再吹出光热有机聚合物气泡，保持注射器气压直到光热有机聚合物气泡固化；
23.s4、将双孔光纤与注射器分离，然后将单模光纤与双孔光纤熔接，得到基于聚合物气泡的可调控超声传感器。
24.本发明还保护了基于聚合物气泡的可调控超声传感器在制备光纤超声传感器中的应用，其特征在于，所述应用基于测试传感系统，所述测试传感系统包括：
25.超声波发生器，其用于驱动压电超声换能器并产生超声波；
26.基于聚合物气泡的可调控超声传感器，其用于检测超声波，超声波作用于光热有机聚合物气泡上导致反射光发生飘移，调制的反射光解调出超声波的信息；
27.固定波长激光器i，其作为传感激光源产生传感激光，传感激光作用于光热有机聚
合物气泡上并进行反射，得到反射回来的传感激光；
28.固定波长激光器ii，其作为加热激光源产生加热激光，加热激光被光热有机聚合物气泡吸收，并采用加热激光调谐有机聚合物气泡发生形变；
29.光谱仪，其用于探测基于聚合物气泡的可调控超声传感器的光谱信息，光谱仪能够实时获取光热有机聚合物气泡形变后的光谱信息，并通过对光热有机聚合物气泡形变的调控，使得固定波长激光器i的传感激光输出波长位于基于聚合物气泡的可调控超声传感器反射光谱的最大斜率处；
30.波分复用器，其用于将传感激光、加热激光合成一束并进行传输，以及传输调制的反射光；
31.光纤环形器，其用于传输传感激光、以及调制的反射光；
32.光电探测器，其用于将调制的反射光光信号转换为电信号，调制的反射光依次经双孔光纤、单模光纤、波分复用器、光纤环形器导入至光电探测器内，并转换成电信息；
33.示波器，其用于采集光电探测器的电信号，并显示超声波信号响应。
34.优选的，所述应用方法为：
35.固定波长激光器i产生传感激光，将传感激光依次经光纤环形器、波分复用器导入至单模光纤内，然后经由单模光纤传输至双孔光纤内，传感激光再进入到由双孔光纤端面和光热有机聚合物气泡形成的空气腔中来回反射；
36.固定波长激光器ii产生加热激光，将加热激光经过波分复用器与传感激光一起导入至单模光纤中，然后经由单模光纤传输至双孔光纤内，加热激光再进入到由双孔光纤端面和光热有机聚合物气泡形成的空气腔中；
37.此过程中使用不同功率的加热激光辐照于光热有机聚合物气泡上，使得光热有机聚合物气泡发生不同程度的热膨胀形变，传感激光作用于光热有机聚合物气泡上并进行反射，得到反射回来的传感激光，采用光谱仪探测基于聚合物气泡的可调控超声传感器的光谱信息，光谱仪能够实时获取光热有机聚合物气泡形变后的光谱信息，通过加热激光对反射光谱的调谐，使得固定波长激光器i的传感激光输出波长位于基于聚合物气泡的可调控超声传感器反射光谱的最大斜率处，以获得超声响应最优的效果，即获得超声响应最优条件下的光热有机聚合物气泡；
38.采用超声波发生器驱动压电超声换能器产生超声波，超声波经由压电超声换能器作用于光热有机聚合物气泡上，对反射光进行调制，得到调制的反射光，光热有机聚合物气泡内调制的反射光依次经由双孔光纤、单模光纤、波分复用器、光纤环形器导入至光电探测器，并采用光电探测器将调制的反射光光信号转换为电信号，最后采用示波器采集光电探测器的电信号，并获得超声波信号响应，对于检测不同的超声波信号响应可通过调节固定波长激光器ⅱ的激光功率从而达到实时可调控检测。
39.优选的，光纤环形器上采用光纤分别连接有固定波长激光器i、光电探测器和波分复用器，光电探测器上通过电线电性连接有示波器；固定波长激光器ii与波分复用器通过光纤连接，波分复用器与基于聚合物气泡的可调控超声传感器通过光纤连接；超声波发生器与压电换能器通过电线电性连接，压电换能器发射超声波影响基于聚合物气泡的可调控超声传感器；基于聚合物气泡的可调控超声传感器上采用单模光纤与光谱仪可拆卸连接。
40.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
41.1、本发明传感材料采用低杨氏模量的聚合物胶体，其对超声应变的响应明显优于传统的石英光纤，因此具有更高的检测灵敏度。
42.2、本发明传感技术能够通过加热激光提供的光热效应，以调节光热有机聚合物气泡大小和形貌，实现传感器的谐振波长、灵敏度和频率响应等特征的实时调控，从而进一步提高其适应性。
43.3、本发明的目的是提供一种基于聚合物气泡的可调控超声传感器，具有高灵敏度、宽频带、高分辨率、结构紧凑、特征灵活可调等优点，能够应用于多种实际测量场景中，改善传统光纤超声传感器的不足。
附图说明
44.图1为本发明基于聚合物气泡的可调控超声传感器的结构示意图；
45.图2为本发明测试传感系统的结构示意图；
46.图3为本发明基于聚合物气泡的可调控超声传感器的光谱示意图；
47.图4为本发明基于聚合物气泡的可调控超声传感器的正弦和脉冲超声信号响应，其中，(a)为正弦超声信号响应，(b)为脉冲超声信号响应；
48.图5为本发明光谱仪调谐时传感激光、反射回来的传感激光的走向图；
49.图6为本发明超声波检测时调制的反射光的走向图。
50.附图标记说明：
51.1、单模光纤；2、双孔光纤；3、光热有机聚合物气泡。
具体实施方式
52.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。对于未特别注明的参数，可按照常规技术进行。这些都属于本发明的保护范围，但不限制为发明的保护范围。
53.实施例1
54.基于聚合物气泡的可调控超声传感器的制备方法，包括如下步骤：
55.s1、首先将双孔光纤的一端用强力粘合剂粘附到60ml注射器出液口上，另一端使用光纤切割刀将双孔光纤端面切平；
56.s2、将烧杯放在精密电子称重仪上，在烧杯中倒入1g的聚合物胶体聚二甲基硅氧烷进行称重，并按照60：1的质量比再在烧杯中加入光热有机材料金属铯丙烯染料，搅拌均匀，混合成一种可吸收650nm激光的光热有机聚合物材料；
57.s3、把双孔光纤切平端固定在光学显微平台上，在端面沾取光热有机聚合物材料，推进注射器给双孔光纤内增压并吹出直径为300μm聚合物气泡，并保持注射器气压，直到气泡固化；
58.s4、去掉注射器并将单模光纤与双孔光纤熔接，将入射波长为650nm、入射功率为30mw的加热激光导入双孔光纤中，并且辐照气泡，由于气泡中掺杂光热材料，光热作用导致气泡发生受热膨胀，可实时调控气泡腔长和形态。
59.实施例2
60.基于聚合物气泡的可调控超声传感器的制备方法，包括如下步骤：
61.s1、首先将双孔光纤的一端用强力粘合剂粘附到60ml注射器出液口上，另一端使用光纤切割刀将双孔光纤端面切平；
62.s2、将烧杯放在精密电子称重仪上，在烧杯中倒入1g的聚合物胶体热塑性聚氨酯橡胶进行称重，并按照50:1的质量比再在烧杯中加入光热有机材料金纳米粒子，搅拌均匀，混合成一种可吸收532nm激光的光热有机聚合物材料；
63.s3、把双孔光纤切平端固定在光学显微平台上，在端面沾取光热有机聚合物材料，推进注射器给双孔光纤内增压并吹出直径为260μm聚合物气泡，并保持注射器气压，直到气泡固化；
64.s4、去掉注射器并将单模光纤与双孔光纤熔接，将入射波长为532nm、入射功率为10mw的加热激光导入双孔光纤中，并且辐照气泡，由于气泡中掺杂光热材料，光热作用导致气泡发生受热膨胀，可实时调控气泡腔长和形态。
65.实施例3
66.基于聚合物气泡的可调控超声传感器的制备方法，包括如下步骤：
67.s1、首先将双孔光纤的一端用强力粘合剂粘附到60ml注射器出液口上，另一端使用光纤切割刀将双孔光纤端面切平；
68.s2、将烧杯放在精密电子称重仪上，在烧杯中倒入1g的聚合物胶体聚氨酯丙烯酸酯紫外胶进行称重，并按照70:1的质量比再在烧杯中加入光热有机材料碳纤维粉末，搅拌均匀，混合成一种可吸收760nm激光的的光热有机聚合物材料；
69.s3、把双孔光纤切平端固定在光学显微平台上，在端面沾取适量的光热有机聚合物材料，推进注射器给双孔光纤内增压并吹出直径为350μm聚合物气泡，并保持注射器气压，直到气泡固化；
70.s4、去掉注射器并将单模光纤与双孔光纤熔接，将入射波长为760nm、入射功率为50mw的激光导入双孔光纤中，并且辐照气泡，由于气泡中掺杂光热材料，光热作用导致气泡发生受热膨胀，可实时调控气泡腔长和形态。
71.实施例4
72.基于聚合物气泡的可调控超声传感器的制备方法，包括如下步骤：
73.s1、首先将双孔光纤的一端用强力粘合剂粘附到60ml注射器出液口上，另一端使用光纤切割刀将双孔光纤端面切平；
74.s2、将烧杯放在精密电子称重仪上，在烧杯中倒入1g的聚合物胶体环氧树脂紫外胶进行称重，并按照10:1的质量比再在烧杯中加入光热有机材料tio2，搅拌均匀，混合成一种可吸收400nm激光的的光热有机聚合物材料；
75.s3、把双孔光纤切平端固定在光学显微平台上，在端面沾取适量的光热有机聚合物材料，推进注射器给双孔光纤内增压并吹出直径为350μm聚合物气泡，并保持注射器气压，直到气泡固化；
76.s4、去掉注射器并将单模光纤与双孔光纤熔接，将入射波长为400nm、入射功率为70mw的激光导入双孔光纤中，并且辐照气泡，由于气泡中掺杂光热材料，光热作用导致气泡发生受热膨胀，可实时调控气泡腔长和形态。
77.基于聚合物气泡的可调控超声传感器的结构如图1所示，为了验证本发明的有益
效果，采用本发明实施例1制备的基于聚合物气泡的可调控超声传感器进行实验测试：
78.气泡检测超声波的原理为：固定波长激光器i发射的一束传感激光由单模光纤1进入双孔光纤2中，传感激光经双孔光纤2传输后，进入到由双孔光纤2端面和光热有机聚合物气泡3形成的空气腔中来回反射，形成法布里珀罗干涉仪；超声波作用于光热有机聚合物气泡3上，使气泡产生周期性的轴向拉伸或压缩，导致空腔长度发生变化，通过检测被调制的反射光的变化即可解调超声波信号；
79.反射光谱的变化采用解调仪进行探测，使得固定波长激光器i的传感激光输出波长位于基于聚合物气泡的可调控超声传感器反射光谱的最大斜率处，此条件下进行超声波的检测，获得最好的超声波响应效果；
80.同时，在双孔光纤2中耦合另一特征波长的加热激光，由于气泡中掺杂光热材料，特征波长激光辐照于光热有机聚合物气泡3上，光热作用导致光热有机聚合物气泡3发生受热膨胀，即可实时调控气泡腔长和形态的目的。因此，由于本发明气泡传感器具有谐振波长可调谐性，通过加热激光对气泡腔长和形态的实时调控，即可将传感光源与传感器工作点匹配，传感光源只需用价格相对便宜的固定波长激光器i，而无需高端的宽波长可调谐型激光器。
81.如图2所示，使用固定波长激光器作i为传感激光源，传感激光经光纤环形器及波分复用器导入单模光纤1，传感激光经双孔光纤2传输至光热有机聚合物气泡3，并被光热有机聚合物气泡3反射，反射激光再次耦合至双孔光纤2，并经由单模光纤1输出。
82.使用固定波长激光器ii作为加热光源并产生加热激光，加热激光经过波分复用器与传感激光一起导入到单模光纤1中，加热激光经双孔光纤2传输后，不同功率的加热激光辐照于光热有机聚合物气泡3上，会使气泡发生不同程度的热膨胀，采用光谱仪探测反射光谱的变化信息，反射光谱调谐图如图3所示；
83.通过调节加热激光的功率来实现反射光谱调谐，使固定波长激光器i的传感激光输出波长位于传感器反射光谱的最大斜率处，超声波作用于光热有机聚合物气泡3上，传感激光作用于光热有机聚合物气泡3上并进行反射，得到反射回来的传感激光，采用光谱仪探测基于聚合物气泡的可调控超声传感器的光谱信息，光谱仪能够实时获取光热有机聚合物气泡3形变后的光谱信息，通过加热激光对反射光谱的调谐，使得反射回来的传感激光输出波长位于基于聚合物气泡的可调控超声传感器反射光谱的最大斜率处，以获得超声响应最优的效果；
84.采用超声波发生器驱动压电超声换能器产生超声波，超声波导致反射谱发生飘移，经超声波调制的光谱变化信息再次经光纤环形器导入光电探测器，将光信号转换为电信号，最后使用示波器采集电信号，实验结果如图4所示。
85.如图4所示，基于聚合物气泡的可调控超声传感器检测到1mhz的超声波信号，图4(a)中正弦信号整齐无畸变，图4(b)中脉冲信号具有高信噪比低谐振特征。实验结果表明，本发明通过低杨氏模量聚合物气泡来提高传感器灵敏度，通过光热材料实现可调控传感。由于其高灵敏度、可调控、结构小巧等优势，基于聚合物气泡的可调控超声传感器在缺陷检测、医学影像技术、海洋勘探、石油勘探等领域有着广阔的应用前景。
86.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围
之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，其保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内，本发明的保护范围以权利要求书为准。

技术特征：
1.基于聚合物气泡的可调控超声传感器，其特征在于，由单模光纤(1)、双孔光纤(2)和光热有机聚合物气泡(3)组成，所述光热有机聚合物气泡(3)由聚合物胶体和光热材料组成；所述单模光纤(1)与所述双孔光纤(2)熔接，所述光热有机聚合物气泡(3)粘结于所述双孔光纤(2)上。2.如权利要求1所述的基于聚合物气泡的可调控超声传感器，其特征在于，所述聚合物胶体包括透明光固胶、透明热固胶，所述光热材料包括金属纳米粒子、有色染剂，聚合物胶体和光热材料的质量比为10-70：1，且聚合物胶体和光热材料均具有防水性能。3.如权利要求2所述的基于聚合物气泡的可调控超声传感器，其特征在于，所述透明光固胶选自光敏聚合物，透明热固胶选自环氧树脂、硅氧烷基聚氨酯或丙烯酸酯，所述光热材料选自金属纳米粒子、有机染料、碳基材料或过渡金属氧化物。4.如权利要求3所述的基于聚合物气泡的可调控超声传感器，其特征在于，所述光敏聚合物选自甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸甲酯。5.如权利要求1所述的基于聚合物气泡的可调控超声传感器，其特征在于，所述光热有机聚合物气泡(3)经特定波长可见光于不同功率照射下发生形变；其中，所述特定波长可见光的波长范围为400-760nm，功率为10-100mw。6.如权利要求5所述的基于聚合物气泡的可调控超声传感器，其特征在于，双孔光纤(2)的自由端端面与光热有机聚合物气泡(3)膨胀顶点之间的腔长、以及光热有机聚合物气泡(3)的厚度经特定波长可见光照射后发生变化；其中，所述特定波长可见光的波长为400-760nm。7.一种权利要求1所述的基于聚合物气泡的可调控超声传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、将双孔光纤(2)的一端用粘合剂粘附于注射器出液口上，再将双孔光纤(2)的自由端端面切平；s2、将聚合物胶体和光热材料混合，得到光热有机聚合物混合材料；s3、将步骤s1双孔光纤(2)的切平端面沾取步骤s2的光热有机聚合物混合材料后，推进注射器活塞并向双孔光纤(2)内增压，再吹出光热有机聚合物气泡(3)，保持注射器气压直到光热有机聚合物气泡(3)固化；s4、将双孔光纤(2)与注射器分离，然后将单模光纤(1)与双孔光纤(2)熔接，得到基于聚合物气泡的可调控超声传感器。8.一种权利要求1所述的基于聚合物气泡的可调控超声传感器在制备光纤超声传感器中的应用，其特征在于，所述应用基于测试传感系统，所述测试传感系统包括：超声波发生器，其用于驱动压电超声换能器并产生超声波；基于聚合物气泡的可调控超声传感器，其用于检测超声波，超声波作用于光热有机聚合物气泡(3)上导致反射光被调制，调制的反射光解调出超声波的信息；固定波长激光器i，其作为传感激光源产生传感激光，传感激光作用于光热有机聚合物气泡(3)上并进行反射，得到反射回来的传感激光；固定波长激光器ii，其作为加热激光源产生加热激光，加热激光被光热有机聚合物气泡(3)吸收，并采用加热激光调谐有机聚合物气泡(3)发生形变；
光谱仪，其用于探测基于聚合物气泡的可调控超声传感器的光谱信息，光谱仪能够实时获取光热有机聚合物气泡(3)形变后的光谱信息；波分复用器，其用于将传感激光、加热激光合成一束并进行传输，以及传输调制的反射光；光纤环形器，其用于传输传感激光、以及调制的反射光；光电探测器，其用于将调制的反射光光信号转换为电信号，调制的反射光依次经双孔光纤(2)、单模光纤(1)、波分复用器、光纤环形器导入至光电探测器内，并转换成电信息；示波器，其用于采集光电探测器的电信号，并显示超声波信号响应。9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述应用方法为：固定波长激光器i产生传感激光，将传感激光依次经光纤环形器、波分复用器导入至单模光纤(1)内，然后经由单模光纤(1)传输至双孔光纤(2)内，传感激光再进入到由双孔光纤(2)端面和光热有机聚合物气泡(3)形成的空气腔中来回反射；固定波长激光器ii产生加热激光，将加热激光经过波分复用器与传感激光一起导入至单模光纤(1)中，然后经由单模光纤(1)传输至双孔光纤(2)内，加热激光再进入到由双孔光纤(2)端面和光热有机聚合物气泡(3)形成的空气腔中；此过程中使用不同功率的加热激光辐照于光热有机聚合物气泡(3)上，使得光热有机聚合物气泡(3)发生不同程度的热膨胀形变，传感激光作用于光热有机聚合物气泡(3)上并进行反射，得到反射回来的传感激光，采用光谱仪探测基于聚合物气泡的可调控超声传感器的光谱信息；采用超声波发生器驱动压电超声换能器产生超声波，超声波经由压电超声换能器作用于光热有机聚合物气泡(3)上，对反射光进行调制，得到调制的反射光，光热有机聚合物气泡(3)内调制的反射光依次经由双孔光纤(2)、单模光纤(1)、波分复用器、光纤环形器导入至光电探测器，并采用光电探测器将调制的反射光光信号转换为电信号，最后采用示波器采集光电探测器的电信号，并获得超声波信号响应；对于检测不同的超声波信号响应，通过调节固定波长激光器ⅱ的激光功率从而达到实时可调控检测。10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，光纤环形器上采用光纤分别连接有固定波长激光器i、光电探测器和波分复用器，光电探测器上通过电线电性连接有示波器；固定波长激光器ii与波分复用器通过光纤连接，波分复用器与基于聚合物气泡的可调控超声传感器通过光纤连接；超声波发生器与压电换能器通过电线电性连接，压电换能器发射超声波影响基于聚合物气泡的可调控超声传感器；基于聚合物气泡的可调控超声传感器上采用单模光纤(1)与光谱仪可拆卸连接。

技术总结
本发明属于可调控超声传感器技术领域，具体涉及基于聚合物气泡的可调控超声传感器及其制备方法和应用，本发明提出了一种基于聚合物气泡的可调控超声传感器，相比于传统石英光纤超声传感器，可实现超高灵敏度的超声检测，并且其气泡尺寸和形貌可调控的特点使其更加的实用，也能够应用于更多的超声领域中，可实现谐振波长可调谐的超高灵敏度超声波的检测。现谐振波长可调谐的超高灵敏度超声波的检测。现谐振波长可调谐的超高灵敏度超声波的检测。


技术研发人员：邵志华 周旷羽 乔学光 康弯弯
受保护的技术使用者：西北大学
技术研发日：2023.07.25
技术公布日：2023/9/13