[发明专利]光纤水听器阵列系统和加速度传感器阵列系统及测量方法

摘要

本发明公开了一种光纤水听器阵列系统和加速度传感器阵列系统及测量方法。本发明的光纤水听器阵列系统包括：窄线宽激光器、水听器阵列、第一耦合器、第一声光调制器、第二声光调制器、延时光纤、第二耦合器、第一掺铒光纤放大器、环形器、第二掺铒光纤放大器、滤波器、光电探测器、数据采集卡和工控机；本发明产生外差脉冲对，通过干涉将外界声波信号调制到外差频率上，通过外差解调，得到水中的外界声波信号；本发明将系统大大简化，并且每个水听器基元取得了与现有系统相同的探测灵敏度；另外该方案同样可以使用于光纤加速度传感器阵列，将一根光纤依次绕制在多个加速度传感器骨架上则形成加速度传感器阵列，从而探测空气中的外界振动信号。

主权项

1.一种光纤水听器阵列系统，其特征在于，所述光纤水听器阵列系统包括：窄线宽激光器、水听器阵列、第一耦合器、第一声光调制器、第二声光调制器、延时光纤、第二耦合器、第一掺铒光纤放大器、环形器、第二掺铒光纤放大器、滤波器、光电探测器、数据采集卡和工控机；其中，光纤缠绕在水听器探头骨架上形成水听器探头，一根光纤依次缠绕在多个水听器探头骨架上形成水听器阵列；所述窄线宽激光器发出连续激光；经第一耦合器后，均匀分成两路，一路经过第一声光调制器被移频f₁并被调制成第一脉冲光，另外一路经过第二声光调制器被移频f₂并被调制成第二脉冲光，第一脉冲光与第二脉冲光之间的频率差Δf＝f₁‑f₂即为外差频率；第二脉冲光经过长度为L_d的延时光纤，与第一脉冲光在时域上分开；第一脉冲光和第二脉冲光经过第二耦合器合光后，得到一前一后的两个脉冲，形成一个外差脉冲对，外差脉冲对的外差频率为Δf，外差脉冲对的间隔为L_d；外差脉冲对先经过第一掺铒光纤放大器放大后，通过第一口进入环形器，通过环形器的第二口注入水听器阵列；外差脉冲对在水听器阵列的光纤中产生背向瑞利散射信号，作为外差信号，水听器阵列接收到水中的外界声波信号后通过水听器探头骨架上的弹性筒将外界声波信号引起的振动信息调制到背向瑞利散射信号上，进而通过干涉调制到外差信号的外差频率上；外差信号通过环形器的第三口进入第二掺铒光纤放大器，经过第二掺铒光纤放大器放大后，经过滤波器滤除噪声；然后到达光电探测器，由高速的数据采集卡采集信号，最后在工控机上进行信号的外差解调，从而得到外界声波信号，其中，f₁≠f₂，L_d>0。