新型干涉型光纖水聽器動(dòng)態(tài)范圍研究及在水下測(cè)量中的應(yīng)用.pdf

1、隨著海洋科學(xué)的發(fā)展，光纖水聽器的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣。比起傳統(tǒng)的光纖水聽器，聲光耦合干涉型光纖水聽器可以在空中機(jī)載平臺(tái)發(fā)射探測(cè)激光，在水面通過激光多普勒效應(yīng)耦合水下聲場(chǎng)信息，通過檢測(cè)反射光信號(hào)遙感測(cè)量水下聲場(chǎng)信號(hào)。聲光耦合干涉型光纖水聽器不僅靈敏度高，而且可以對(duì)危險(xiǎn)海域進(jìn)行非接觸式探測(cè)，是一種非常有潛在應(yīng)用價(jià)值的傳感器;
　　本論文首先介紹了光纖水聽器發(fā)展歷史和聲光耦合型光纖水聽器的應(yīng)用;研究分析了一種基于π/2相位調(diào)制的聲光耦合干涉

2、型光纖水聽器，介紹利用這種調(diào)制方法獲取兩路正交信號(hào)的原理;詳細(xì)介紹了兩種常用的光纖水聽器數(shù)字解調(diào)方法，微分交叉算法和反正切算法，分別分析這兩種解調(diào)算法的動(dòng)態(tài)范圍上限以及動(dòng)態(tài)范圍受限原因，對(duì)比這兩種解調(diào)算法的優(yōu)缺點(diǎn);提出了微分交叉相乘算法無畸變動(dòng)態(tài)范圍的概念，通過分析其解調(diào)原理發(fā)現(xiàn)其動(dòng)態(tài)范圍上限隨采樣頻率線性增大;通過Matlab仿真，分析了信號(hào)幅度、頻率和采樣頻率對(duì)這兩種解調(diào)算法的影響;并研究了當(dāng)待解調(diào)的兩路信號(hào)處于非正交的狀態(tài)時(shí)對(duì)兩種

3、解調(diào)算法的影響。
　　搭建了基于PZT環(huán)的π/2相位調(diào)制干涉實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該解調(diào)系統(tǒng)最小可檢測(cè)相移量為2.4×10-5rad，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍受信號(hào)頻率和采樣頻率的影響，當(dāng)信號(hào)頻率從5kHz變化到1kHz，系統(tǒng)無畸變動(dòng)態(tài)范圍從87dB提高到102dB。搭建了聲光耦合型干涉水聽器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行水池實(shí)驗(yàn)，探測(cè)到了水下10m處鋁板的反射聲波信號(hào)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，聲光耦合型干涉水聽器可檢測(cè)最大深度為36m。<