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初級(jí)會(huì)員 | 第6年

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干涉型光纖水聽器和光纖光柵型水聽器的區(qū)別

時(shí)間:2021/2/2閱讀:1162
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        近年來,隨著光纖傳感技術(shù)的發(fā)展,基于光纖傳感原理的光纖水聽器漸漸引起各國JUN事研究領(lǐng)域的關(guān)注。與傳統(tǒng)的壓電水聽器相比,光纖水聽器作為一種新型水聲探測(cè)器件,其靈敏度更高、甚低頻響應(yīng)好、響應(yīng)頻帶寬、動(dòng)態(tài)范圍大,同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)上百公里的遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸。這些技術(shù)優(yōu)點(diǎn)使得光纖水聽器在低噪聲、低頻水聲信號(hào)檢測(cè)中具有*的技術(shù)優(yōu)勢(shì),使之在軍事反潛上更有機(jī)會(huì)成為安靜型艦艇的“克星”,同時(shí)也廣泛用在石油、天然氣勘探、環(huán)境檢測(cè)、管道泄漏等民用領(lǐng)域,具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

那么到底是什么原因使得光纖水聽器具有這么突出的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)呢?這首先需要從光纖水聽器的技術(shù)原理說起。光纖水聽器的技術(shù)原理

光纖水聽器是利用水聲信號(hào)對(duì)光纖作用,引起光纖中傳播光的強(qiáng)度、偏振、相位等變化從而感知水聲信號(hào)的傳感器。經(jīng)過幾十年的研究發(fā)展,光纖水聽器的主流技術(shù)方案有兩類:干涉型光纖水聽器和光纖光柵型水聽器,那他們之間的區(qū)別是什么呢?

1、干涉型光纖水聽器

干涉型光纖水聽器靈敏度高的主要奧秘,在于傳感光纖的長度變化對(duì)水聲聲壓的微小波動(dòng)異常敏感。他通常采用氣背心軸結(jié)構(gòu),將傳感光纖纏繞到一個(gè)隨聲壓波動(dòng)膨脹收縮的柔順心軸上,心軸與傳感光纖在聲波的作用下產(chǎn)生伸縮變化,光纖長度隨即發(fā)生變化,從而檢測(cè)到水聲聲壓的微小波動(dòng)。

根據(jù)聲波的拾取方式,干涉型光纖水聽器可分為標(biāo)量干涉型光纖水聽器和矢量干涉型光纖水聽器。兩者的主要區(qū)別在于,單*個(gè)標(biāo)量干涉型水聽器只能感受聲波有無,無法判斷聲波的方向,其指向性圖為圓形;而單*個(gè)矢量干涉型水聽器不僅能感受聲波的有無,還能判斷聲波的方向,其典型的指向性圖為“8”字形。

干涉型光纖水聽器既可以單獨(dú)使用,也可以鏈接成一條陣列使用,光纖水聽器陣列可以探測(cè)到更遠(yuǎn)、更為復(fù)雜的水聲信號(hào)。

2、光纖光柵水聽器

與干涉型光纖水聽器相比,光纖光柵型水聽器雖然靈敏度稍低,但能夠?qū)崿F(xiàn)光纖水聽器的小型化和微型化發(fā)展,因此光纖光柵型水聽器在一些復(fù)雜環(huán)境下具有特殊的應(yīng)用空間。

光纖光柵水聽器是以光纖光柵作為敏感元件,當(dāng)聲波作用在光纖光柵水聽器上時(shí),光纖光柵的諧振耦合波長隨聲波變化而移動(dòng),通過檢測(cè)諧振耦合波長的變化即可獲得相應(yīng)的聲學(xué)信息。

光纖布拉格光柵(Bragg)是目前光纖光柵水聽器的一種典型構(gòu)造。寬帶光源輸出的光進(jìn)入光纖布拉格光柵(FBG)后,水聲聲壓對(duì)反射信號(hào)光的波長進(jìn)行調(diào)制,檢測(cè)中心反射波長的偏移即可獲得聲壓信息。

光纖光柵水聽器不僅具有干涉型光纖水聽器的高靈敏度、不受電磁干擾、可遠(yuǎn)距離傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn),還具有探頭微型化、便于波分復(fù)用等優(yōu)點(diǎn)。另外,還可以利用在一根光纖上刻寫多個(gè)不同波長光柵的方法實(shí)現(xiàn)水下多點(diǎn)信號(hào)的同步檢測(cè),這使得細(xì)線拖曳陣組陣更加方便,在水下無人航行器軍事領(lǐng)域,這些優(yōu)點(diǎn)將使得光纖光柵水聽器技術(shù)大有可為。

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