压差式光纤矢量水听器声压相位灵敏度研究

该文介绍了压差式光纤矢量水听器及其基元的工作原理,并分析了光纤层等效处理对仿真结果的影响。基于有限元法对压差式光纤矢量水听器的基本性能进行了仿真分析,根据仿真模型所选定的参数研制压差式光纤矢量水听器样品,并对样品在频率为20~1000 Hz时进行了测试。测试结果表明,声压相位灵敏度的仿真计算结果与实验测试结果基本一致,平均差值约为1.0 dB。研究结果表明,采用有限元法对压差式光纤矢量水听器的声压相位灵敏度进行仿真具有可行性。

空间差分干涉的光纤分布式水下声波测量

为了实现大范围的水下微弱声波探测,提出了一种基于后向瑞利散射空间差分干涉的光纤分布式声波检测(DAS)技术。声波振动引起单模传感光纤中后向瑞利散射光的变化,将含有声波信息的后向瑞利散射光注入到非平衡迈克尔逊干涉仪,调节干涉仪的臂长差实现不同长度的相邻空间段的后向瑞利散射光干涉,然后采用3×3耦合器解调技术解调出相位信息,实现声波信号的测量。实验搭建了一套基于DAS技术的水下声波测量系统,该系统不仅能够实时准确定位两个声波位置,还能还原声波的幅值、频率、相位等信息,并且实现了1kHz情况下的-148.8dB(re rad/μPa)水下声压相位灵敏度,100~1 500Hz频率的频响平坦度在1.2dB之内。实验结果证实DAS技术能够实时快速地实现多个声波信息的定量测量。

基于相位载波解调的声低通滤波光纤水听器抗混叠性能实验研究

报道了声低通滤波光纤水听器的抗混叠实验结果。声低通滤波光纤水听器是为解决高频混叠问题而提出的一种新型光纤水听器。理论分析和实验研究已经表明,该类光纤水听器的声压灵敏度频响具有较好的低通滤波特性,对高频声信号有很强的抑制作用。通过设计对比实验.研究了高频干扰对普通光纤水听器系统信号解调的影响,以及声低通滤波光纤水听器的抗混叠性能。结果表明,当强高频干扰使得普通光纤水听器系统无法进行正确的信号解调时,声低通滤波光纤水听器的信号解调系统仍然能够正常工作,解调得到的声信号与没有干扰时的结果一致性非常好,相关系数在0.99以上。

一种具有声低通滤波特性的无源零差光纤水听器

报道了一种新颖的具有抗混叠功能的无源零差迈克耳孙型光纤水听器。它由一个普通的芯轴型光纤水听器和一个圆柱型亥姆霍兹共振器构成。在驻波罐中对其声压相位灵敏度频响进行了测量，结果表明该光纤水听器具有较好的声低通滤波特性，能有效地抑制声信号中的高频成分，从而实现抗混叠滤波。该光纤水听器的低频声压相位灵敏度主要由传感光纤长度和弹性增敏层的物理特性决定，约为-159 dB（0 dB=1rad／μPa）。在1150Hz附近出现了一个共振峰，这主要由圆柱型亥姆霍兹共振器的声学特性决定。1150～2280Hz频段内的灵敏度衰减率约为50dB／倍频程，1500Hz以后的灵敏度衰减量大于10dB。这对于提高我国未来声纳系统的抗干扰能力具有十分重要的意义。

基于斐索干涉的超弱光纤光栅水听器阵列实验研究

研究了一种基于斐索干涉的超弱光纤光栅(uwFBG)水听器阵列系统。通过拉丝塔在线制备光纤光栅技术构建超弱光纤光栅水听器阵列,使用反正切算法解调信号,实现了2~2000Hz宽频带内水声信号的振幅、频率和相位的同时测量。在频率为2Hz时,系统水声信号的相位声压灵敏度可达-135.81dB(re rad/μPa),灵敏度为2755.49(μPa/√Hz),信噪比为43.785dB。传感器复用实验结果证实该系统可以同时解调不同位置的水声信息,系统的相位声压灵敏度随着传感器腔长的增加而增加,且具有很好的稳定性,表明系统在高灵敏度水声传感、甚低频声学探测、深海监测等方面具有广阔的应用前景。