光纤水声传感技术

光纤水声传感技术光纤水声传感器也成为光纤水听器，是在水中侦听声场信号的仪器。它具有灵敏度高，损耗小，频带宽等多种优点。光纤水听器发展异常迅速，多种新型光纤水听器研究也正走向成熟。光纤水声传感器作为反潜声纳的核心部件，在军事领域中有着重要的应用，于工业生产和民用领域，也有广泛的用途，例如用于海洋石油和天然气勘探，地震波探测，水声物理研究以及海洋渔业等。光纤水声传感器简介光纤水听器是一处基于光纤光电子技术的新型水听器，它的研究始于冷战时期，20世纪70年代，由于反潜战的需要，美国海军开始了光纤水听器的研究。1977年布卡诺等人发表首篇关于光纤技术的水声传感系统的论文。水听器简史早期的水听器主要是由压电陶瓷制成的压电水听器。基于压电陶瓷传感元件虽已广泛应用，但仍存在许多问题。但光纤水听器由于传感头部分与电无联系，通过光传输信号，具有抗电磁干扰，电绝缘，动态范围宽，稳定可靠性高，灵敏度不受水流静压力和频率的影响，可以进行远距离测量，探头体积小，方便构成大规模阵列等众多优点。所以光纤水听器研究越发受重视。。水听器简史二光纤水听器原理1.1.基于微弯损耗原理的光纤水听器当光纤发生弯曲时，由于其全反射条件被破坏，纤芯中传播的某些模式的光进入包层，造成纤芯中德光能损耗。把光纤夹持在一个机械空间周期为T的齿板结构中以此扩大这种效应。空间周期T的选择原则是使它与光纤中所选择的两个模之间的传播常数差匹配。当齿板受力，光纤弯曲程度变化，从之中光强变化可知齿板所受外力变化。强度型光纤水听器缺点：水听器性能极大受到光源强度稳定性的影响。这种水听器是在声压信号的作用下造成水中光纤端面处的光反射系数的改变而实现对水声信号的检测。以下水听器的声敏部分多位多模光纤的末端面，声压的上升会使得端面周围的液体压缩，而石英玻璃的可压缩性很低，可以被忽略，从而导致末端面的折射率上升。这种水听器结构原理简单，成本较低，比较易于实现。1.2基于反射系数调制的光纤水听器这种水听器是将两根相互平行，同轴放置的光纤彼此相隔一段距离，其中一根光纤固定，另一根随外界声压引起的机械位移作用而发生移动，使得两光纤彼此相错，而导致两根光纤之间耦合效率产生变化。另一种方法是将这两根光纤都固定，在这两根光纤之间加入一个静止光栅和一个可动光栅，光栅由等宽全透射和全反射平行线无交替形成的栅格构成，可动光栅可随外界声压引起的机械位移作用而产生移动，使栅格相互交错，导致两根光纤之间耦合效率产生变化。1.3基于耦合效率调制的光纤水听器