[发明专利]一种深海光纤传感器

说明书

本发明属于光纤传感技术领域，具体是深海光纤传感器；所述深海光纤传感器包括上舱体以及下舱体，上舱体与下舱体之间通过连接组件连接固定；所述深海光纤传感器从外往内依次是外压壳以及内压壳，所述内压壳内部为容腔，容腔内部设有数据处理储存装置以及蓄电池，所述外压壳外侧设有光纤传感单元，光纤传感单元通过导线与容腔内部的数据处理储存装置电性连接；所述的深海光纤传感器具有以下优势：一、上舱体与下舱体通过连接组件组装成球体状的深海光纤传感器，球体形状使所述深海光纤传感器在深海底各个方向受力均衡，具有较好的抗压效果；且连接组件使上舱体与下舱体之间连接牢固，不易发生松动。

技术领域

本发明涉及传感技术领域，具体是深海光纤传感器。

背景技术

随着光纤传感技术及光电子技术的日趋成熟，光纤水听器已由实验室研究走向工程应用。目前，光纤水听器已在水面舰艇、潜艇、鱼雷等军事目标的探测，以及水声物理研究、石油勘探、海洋渔业等应用方面发挥重要作用，并成为现代光纤传感技术和水声探测技术的重要发展方向之一。

光纤传感其基本传感原理是利用声波调制传感光纤系统内传输光波的相位参量和波长参量，然后再采用相应的信号处理技术解调出相位信息或波长信息，进而获取待测水声信号。其中，波长参量信息可以通过干涉仪转换成相位参量进行信号解调。

为了让光纤传感器适用于压力较大的海洋环境，本发明提供了深海光纤传感器。

发明内容

本发明的目的在于提供光纤传感单元及深海光纤传感器及信号处理方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种光纤传感单元，其包括：激光器以及光电探测器，激光器一端连接用于隔光效果的光隔离器，光隔离器一端以及光电探测器一端均光学连接耦合器，激光器输入的光功率过耦合器整合处理后按比列分成两路，一路输送至参考单元，另一路输送至传感单元，光电探测器接收参考单元与传感单元的干涉信号。

一种包括所述光纤传感单元的深海光纤传感器，其包括：上舱体以及下舱体，所述上舱体与下舱体之间通过连接组件连接固定组装成一个完整的深海光纤传感器；所述深海光纤传感器从外往内依次是外压壳以及内压壳，外压壳与内压壳之间设有缓冲腔，缓冲腔内部填充有膨胀剂；所述内压壳内部为容腔，容腔内部设有数据处理储存装置以及蓄电池，蓄电池安装在数据处理储存装置左右两侧，蓄电池与数据处理储存装置之间电性连接；所述用深度学习算法的深海光纤传感器下端设有通信连接器，通信连接器与数据处理储存装置电性连接；

所述外压壳外侧设有光纤传感单元，光纤传感单元通过导线与容腔内部的数据处理储存装置电性连接。

所述深海光纤传感器的信号处理方法，其特征在于包括：设计一个神经网络以及训练该神经网络两个步骤；

所述设计一个神经网络步骤为：输入层连接数为传感单元的数量，输出层的连接数为三个，分别代声源坐标X,Y,Z，其中，坐标的原点为球心；

所述训练该神经网络步骤为：

将声源在传感器的周围各个位置、各个距离进行连续移动，采集声源各个点对应坐标位置，以及所有传感单元得到的信号，既光纤干涉仪输出经过光电探测器的信号N（N1,N2….NN）；

将采集的信号N（N1,N2….NN）作为训练集的输入，将采集声源各个点对应坐标位置作为训练集的输出，常用现有技术的方法对神经网络进行训练，如梯度下降法。直至训练误差小于阈值P，停止。这里的训练误差公式为神经网络输出层X与采集声源此刻位置X的差的平方加上神经网络输出层y与采集声源此刻位置y的差的平方加上神经网络输出层z与采集声源此刻位置z的差的平方。当误差小于P则停止训练，P一般取1。

所述深海光纤传感器的另一种信号处理方法，其特征在于包括以下步骤：