[发明专利]一种大动态范围的外差干涉式光纤水听器系统

说明书

一种大动态范围的外差干涉式光纤水听器系统，包括窄线宽激光器、第一耦合器、第一声光调制器、第二声光调制器、第一光纤延时环、声光调制器驱动、第二耦合器、第一环形器、第二环形器、第一光电探测器、第二光电探测器、参考探头、传感探头以及信号解调模块；窄线宽激光器输出的光信号通过第一声光调制器与第二声光调制器变为频率不同的两束脉冲光，脉冲光经过光纤水听器探头后发生干涉，拍频得到一定频率的外差信号，所述系统通过提高拍频外差信号的频率，大大增加了外差干涉式光纤水听器的动态范围，从而满足测量大幅度信号的需求。

技术领域

本发明属于传感器领域，涉及一种大动态范围的外差干涉式光纤水听器系统。

背景技术

目前，针对空中目标落入海上的测量方法主要有水柱雷达、航测、空气声学测量、水声测量等，其中水声测量方式与其他测量方式相比，环境适应性强，可以在夜间、恶劣天气(大雾、强降水等)、恶劣海况以及各种海域下执行测量任务。针对空中目标落入海上的测量需求，采用基于光纤水听器系统的声呐浮标水声测量方案，在海上目标区域范围内，以目标位置为圆心，在指定半径的某一圆周上均匀布放多套光纤水听器声呐浮标，形成长基线阵列。与传统压电式水听器阵列相比，光纤水听器阵列具有灵敏度高、频带响应宽、抗电磁干扰、耐恶劣环境、结构轻巧、易于遥测和构成大规模阵列等特点。

当空中目标落入海上的击水能量较大时，一般水听器容易出现限幅现象，导致无法进行定位。因此用于测量落点定位的光纤水听器系统需要具有较高的动态范围上限。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种大动态范围的外差干涉式光纤水听器系统，通过提高外差频率来增加光纤水听器系统的动态范围上限，满足大动态范围的测量需求。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种大动态范围的外差干涉式光纤水听器系统，包括窄线宽激光器、第一耦合器、第一声光调制器、第二声光调制器、第一光纤延时环、声光调制器驱动、第二耦合器、第一环形器、第二环形器、第一光电探测器、第二光电探测器、参考探头、传感探头以及信号解调模块；

窄线宽激光器输出的连续光经过第一耦合器分为两束光，两束光分别进入第一声光调制器与第二声光调制器，两束光被第一声光调制器与第二声光调制器调制成频率不同的两束脉冲光；第一声光调制器输出的脉冲光经过第一光纤延时环进行延时后输入到第二耦合器，第二声光调制器输出的脉冲光直接输入到第二耦合器；第二耦合器将两束输入脉冲光进行耦合后再分为两束，第二耦合器输出其中一束脉冲光经过第一环形器后进入参考探头，参考探头将脉冲光反射后作为参考光信号输出，参考光信号经过第一环形器后进入第一光电探测器，第一光电探测器对参考光信号进行光电转换，第一光电探测器输出电信号给信号解调模块；第二耦合器输出的另一束脉冲光经过第二环形器后进入到传感探头，传感探头将脉冲光反射后作为传感光信号输出，传感光信号经过第二环形器后进入第二光电探测器，第二光电探测器对传感光信号进行光电转换，第二光电探测器输出电信号给信号解调模块，信号解调模块根据接收到的两路电信号解调出水声信号。

上述大动态范围的外差干涉式光纤水听器系统，脉冲光经过所述第一光纤延时环的延时时间大于等于脉冲光的脉宽。

上述大动态范围的外差干涉式光纤水听器系统，参考探头包括第三耦合器、第一法拉第旋转镜、第二法拉第旋转镜与第二光纤延时环；

进入参考探头的脉冲光经过第三耦合器后分成两路，一路脉冲光经过第一法拉第旋转镜反射后输出到第三耦合器；另一路脉冲光经过第二光纤延时环进行延时，延时后的脉冲光通过第二法拉第旋转镜进行反射，反射后的脉冲光经过第二光纤延时环延时后输出到第三耦合器；第三耦合器将收到的两路反射信号进行耦合，输出参考光信号到第一环形器。

上述大动态范围的外差干涉式光纤水听器系统，第三耦合器处耦合的两路反射信号的光程差与脉冲光经过第一光纤延时环的光程相同。