基本介紹
- 中文名：光纖
- 類型：水下聲信號感測器
- 特點：靈敏度高，頻響特性好等
- 適宜：遠距離大範圍監測
特點,基本結構,套用領域,相關技術,
特點
1、靈敏度高，頻響特性好;
2、動態範圍大;
3、抗電磁干擾與信號串擾能力強;
4、適於遠距離傳輸與組陣;
5、信號感測與傳輸一體化,提高系統可靠性;
6、工程套用條件降低.
基本結構
干涉型光纖水聽器技術最為成熟，其基本原理：由雷射器發出的雷射經光纖耦合器分為兩路，一路構成光纖干涉儀的感測臂，接受聲波的調製，另一路則構成參考臂，不接受聲波的調製，或者接受聲波調製與感測臂的調製相反，接受聲波調製的光信號經後端反射膜反射後返回光纖耦合器，發生干涉，干涉的光信號經光電探測器轉換為電信號，由信號處理就可以獲取聲波的信息。
光纖水聽器基本結構
光纖水聽器基本結構套用領域
海洋資源勘探
——探索海洋資源，得到分布信息；
海底地質勘察
——採集地震信號，推測海底地質；
海底觀測網
——水下實時、長期、全天候觀測
海洋國土安全
——反恐、反潛，水下安防
相關技術
光纖水聽器陣列探測技術
較傳統水聽器相比，光纖水聽器具有靈敏度高，可以探測微弱信號;抗電磁干擾和信號串擾能力強，可以遠距離傳輸;體積小，易於布放實施，且收放容易，高可靠性，並且大規模組網。光纖水聽器技術也將掀起感測器改革的新篇章，為傳統的測量手段帶來新風向，光纖水聽器陣列對空間信號進行測量，通過對每個固定位置上的水聽器測量的聲信號進行信號處理，確定聲源位置，實現水下探測，水下目標偵測，水下/水面目標輻射噪聲測量，並套用與水下安防，地震預測，海洋石油和天然氣勘探等領域，是具有自主智慧財產權的水下探測技術，為港口防護、水聲情報蒐集以及目標探測提供技術支撐。
在大規模光纖水聽器陣列組裝過程中，面臨的最大困難是當系統中存在數以千計的大量器件時，很難保證系統的光學均衡。光學系統的失衡，將影響系統的探測性能，對平衡要求提高，將大幅度增加系統的製造成本和製造難度，而神州普惠已經發展了基於動態匹配的大容差光學均衡陣列設計與組裝創新技術來解決這一問題。
光纖水聽器陣列數據採集與信號處理技術
在多基元的大規模光纖水聽器陣列水聲探測中，涉及到多通路的光信號探測和複雜的信號處理。在這方面神州普惠具有基於統一時鐘和分布時差修正的高精度大容量同步信號採集控制技術、基於複合結構FPGA和多核DSP的大容量數據連續採集與並行幀結構信號處理數據交換技術、嵌入式自適應參數設定大容量光電相干信號處理技術等大規模光纖水聽器陣列探測專有技術。
通過數據採集和信號處理，可以獲得各個光纖水聽器探測基元的數字聲信號，對這些信號必須通過專門的資料庫管理和通過不同的接口傳輸才能提供給用戶使用。
聲全息測量技術
聲全息測量是大規模光纖水聽器陣列探測的重要套用之一，它集合了非共形聲全息、局部聲全息、運動聲全息、半空間聲全息、矢量陣聲全息以及聲強測量，解決穩態、瞬態及運動聲源輻射聲場空間重構、噪聲源識別與精確定位，這些技術不僅提高了噪聲源識別定位精度和工作頻帶範圍，還將全息測量技術帶入嶄新發展時代。採用的分析算法將科研成果成功引入工程實踐中，建立了在有限測點和感測器精度條件下，在被測物近場區域測量聲壓或部分聲壓，重構複雜結構體聲場中的聲壓、速度、聲強和被測物體表面的發向速度，並實現噪聲源定位。為聲振測量奠定技術基礎，可廣泛套用於船舶、汽車行業、航天航空、其他各種聲振測量領域。
聲聚焦技術
新型噪聲源識別定位測試分析系統，解決穩態、瞬態及運動聲源，遠距離快速識別定位。攜帶方便，適應於狹窄空間測量，且定位精度高。為聲源識別定位提供技術支持，實現噪聲源測量分析。
聲場預報技術
聲場預報能預測聲波的輻射、散射以及聲載荷引起的聲學回響。能在頻域或時域內計算振動—聲結果，包括得到聲載荷對結構的影響和結構振動對聲的影響;同時，可以計算任意一點的聲壓、聲輻射功率、聲強、結構對聲場的輻射功率、聲能密度等，為水下聲隱身提供性能評估，增加水下目標的聲學安全半徑。
聲學仿真平台技術
大型的水聲探測系統開發有較大的難度，這種開發需要聲學仿真平台的支持。國內有企業研發出了聲學仿真平台，提供基於軟體仿真的系統級振動噪聲解決方案，實現對整個複雜系統及系統內關鍵零件結構進行工程分析;輻射噪聲分析;識別振動噪聲問題及其產生的根本原因，並能夠快速地評價，為後期結構最佳化設計提供前提保障。
