[发明专利]光纤Fabry-Perot水听器的双波长非线性声压解调方法及系统

摘要

本发明公开了一种光纤Fabry‑Perot水听器的双波长非线性声压解调方法及系统，属于光纤传感技术领域。其中方法包括以下步骤：1)获取两路反射谱；2)设置两路激光器工作波长，分别确定初始相位；3)反射谱相位转换、曲线拟合及求解反函数；4)分别计算光相位的改变量，确定腔长变化量；5)根据耦合模型解调非线性声压。本发明提供的光纤Fabry‑Perot水听器的双波长非线性声压解调方法及系统具有无理论声压解调上限，解调精度高，克服相位模糊，解调灵活，能对解调结果的准确性给予评价等优点。

主权项

1.一种光纤Fabry‑Perot水听器的双波长非线性声压解调方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：(1)获取反射谱：首先，关闭超声换能器的输出，保证超声波未作用到光纤Fabry‑Perot水听器上；然后，两路激光器工作，数据采集卡采集光电探测器的输出电压V随各自对应的波长可调谐激光器波长λ变化的离散点数据，即两路反射谱；(2)设置两路激光器工作波长，分别确定初始相位：对反射谱进行傅里叶变换，计算出Fabry‑Perot腔腔长L，并分别设置两路激光器的工作波长，两个工作波长对应波分复用器两个不同通道，完成工作波长设置后，根据分别确定超声波未作用到光纤Fabry‑Perot水听器时的初相位φ₁₀和φ₂₀，其中n_a为Fabry‑Perot腔腔内空气折射率；(3)反射谱相位转换、曲线拟合及求解反函数：根据将反射谱转换为输出电压V与光相位φ的离散点数据，并进行拟合，建立输出电压V与光相位φ的函数关系V(φ)，求反函数得到光相位φ与输出电压V的函数关系V^‑1(φ)；(4)分别计算光相位的改变量，确定腔长变化量：两路激光器仍然同时保持步骤(2)中设置的工作波长输出，然后，打开超声换能器的输出，使超声波作用到光纤Fabry‑Perot水听器上；分别记录超声波作用到光纤Fabry‑Perot水听器后两路光电探测器的输出电压，根据步骤(3)中光相位与输出电压的函数关系分别计算超声波作用后的终相位φ₁₁和φ₂₁，然后结合初相位φ₀₁和φ₀₂分别得到两路激光的相位变化量Δφ₁和Δφ₂，并根据Fabry‑Perot腔腔长L和两路激光器的工作波长分别计算出超声波引起的Fabry‑Perot腔腔长变化量ΔL₁和ΔL₂；(5)根据耦合模型解调非线性声压：根据Fabry‑Perot腔腔长变化量ΔL₁和ΔL₂，再结合光纤Fabry‑Perot水听器与声场的耦合模型分别解调出两路激光下非线性声压P₁和P₂。