新型干涉型光纖水聽器動態(tài)范圍研究及在水下測量中的應用.pdf

1、隨著海洋科學的發(fā)展，光纖水聽器的應用領(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載平臺發(fā)射探測激光，在水面通過激光多普勒效應耦合水下聲場信息，通過檢測反射光信號遙感測量水下聲場信號。聲光耦合干涉型光纖水聽器不僅靈敏度高，而且可以對危險海域進行非接觸式探測，是一種非常有潛在應用價值的傳感器;
　　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的原理;詳細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)算法的動態(tài)范圍上限以及動態(tài)范圍受限原因，對比這兩種解調(diào)算法的優(yōu)缺點;提出了微分交叉相乘算法無畸變動態(tài)范圍的概念，通過分析其解調(diào)原理發(fā)現(xiàn)其動態(tài)范圍上限隨采樣頻率線性增大;通過Matlab仿真，分析了信號幅度、頻率和采樣頻率對這兩種解調(diào)算法的影響;并研究了當待解調(diào)的兩路信號處于非正交的狀態(tài)時對兩種

3、解調(diào)算法的影響。
　　搭建了基于PZT環(huán)的π/2相位調(diào)制干涉實驗系統(tǒng)，對振動信號進行解調(diào)測試，實驗結(jié)果證明該解調(diào)系統(tǒng)最小可檢測相移量為2.4×10-5rad，系統(tǒng)的動態(tài)范圍受信號頻率和采樣頻率的影響，當信號頻率從5kHz變化到1kHz，系統(tǒng)無畸變動態(tài)范圍從87dB提高到102dB。搭建了聲光耦合型干涉水聽器實驗系統(tǒng)進行水池實驗，探測到了水下10m處鋁板的反射聲波信號。根據(jù)實驗結(jié)果分析，聲光耦合型干涉水聽器可檢測最大深度為36m。<