光纤水听器及阵列的发展概况

本文简要介绍各国光纤水听器的发展，对各种光纤水听器的归一化灵敏度作了比较，给出了一些干涉型光纤水听器的多路复用阵列及其性能。最后介绍了水听器阵列的试验情况。     

光纤拉曼放大在远程光纤水听器阵列应用中关键技术的研究进展

光纤拉曼放大器(FRA)因其特有的在线、宽带、低噪声等特点在光纤通信系统中占有越来越重要的地位,但是在光纤传感中应用的研究和报道却很少。光纤水听器(FOH)作为典型的光纤传感系统,是水下探测目标的重要工具,其中的在线光放大技术一直是国内外研究的重点。在简要介绍了光纤拉曼放大器的基本原理和现有的远程大规模光纤水听器阵列光放大技术的基础上,对光纤拉曼放大器作为远程光纤水听器阵列的在线放大器时的几个关键技术进行了分析。     

保偏光纤耦合器的应用

简要介绍了保偏光纤耦合器（PMFC）近期的发展情况,对比了一些主要制造厂商生产的PMFC的重要参数。重点介绍了PMFC在光纤陀螺及水听器上的重要作用,并分析总结出光纤传感器市场未来前景看好,也为PMFC的发展带来了机会。     

光纤制导技术及器件的发展研究

光纤技术在有线制导武器方面的应用是光纤技术军事应用的一个重要方面，光纤制导技术具有信息传输容量大、抗干扰能力强、制导精度高、隐蔽性好等一系列优点，因此光纤制导技术及器件日益受到各国政府和军方的重视。简要介绍了光纤制导的关键技术，详细叙述了光纤制导技术在光纤制导导弹、光纤制导鱼雷、光纤制导水下武器和诱饵中的应用和发展，汇总了世界各国光纤制导导弹、光纤制导鱼雷和光纤制导导弹系统的研制项目发展状况以及光纤制导水下武器和诱饵的应用和发展，指出制导光纤、制导光缆、制导光纤陀螺和制导光纤水听器的发展现状和趋势，分析了我国光纤制导技术及器件与国外的差距，并提出加快我国光纤制导技术发展的建议。     

分布反馈式光纤激光水听器探头封装及应用研究进展

分布反馈式光纤激光器水听器体积小、灵敏度高，便于复用成阵和布放回收，成为光纤水听器领域重要的一种技术路径。本文对分布反馈式光纤激光水听器国内外研究的探头封装结构及应用进行了综述，根据封装结构的特点，重点介绍了弯曲梁式、侧面压迫式、轴向拉压式三种主要的封装结构及其阵列应用。对国内外主要研究机构的研究指标进行分析，对比了分布反馈式光纤激光水听器不同封装结构的优缺点，并对分布反馈式光纤激光水听器阵列后续的技术发展进行了展望。     

基于相位载波解调的声低通滤波光纤水听器抗混叠性能实验研究

报道了声低通滤波光纤水听器的抗混叠实验结果.声低通滤波光纤水听器足为解决高频混叠问题而提出的一种新型光纤水听器.理论分析和实验研究已经表明.该类光纤水听器的声压灵敏度频响具有较好的低通滤波特性,对高频声信号有很强的抑制作用.通过设计对比实验,研究了高频干扰对普通光纤水听器系统信号解调的影响,以及声低通滤波光纤水听器的抗混叠性能.结果表明,当强高频干扰使得普通光纤水听器系统无法进行正确的信号解调时,声低通滤波光纤水听器的信号解调系统仍然能够正常工作,解调得到的声信号与没有干扰时的结果一致性非常好,相关系数在0.99以上.     

基于光强度调制技术的光纤水听器

强度调制型光纤水听器以其结构简单、易于实现、成本低、信号处理方便等特点而成为近年来光纤水听器研究领域中的热点。全面而系统地论述和分析了基于强度调制原理的各种光纤水听器的结构、原理和性能特点,并提出了一种基于单模光纤耦合器技术的新颖的光纤水听器原理。     

Sagnac干涉式光纤水听器传感特性理论研究

从理论上分析了Sagnac光纤水听器传感特性与信号频率、探头传感光纤长度、延时光纤长度之间的关系.分析结果表明,Sagnac光纤水听器对于相同的信号频率,其声压相位灵敏度变化周期仅与探头在Sagnac环中位置有关,延时光纤长度增加,声压相位灵敏度周期随之变短.水听器声压相位灵敏度的幅值仅与传感光纤长度有关,传感光纤长度增加,水听器声压相位灵敏度随之提高.仿真计算验证了理论分析结果,对Sagnac光纤水听器的设计和应用有一定的指导意义.     

光纤制导技术及器件的发展(待续)

光纤技术在有线制导武器方面的应用是光纤技术军事应用的一个重要方面.光纤制导技术具有信息传输容量大、抗干扰能力强、制导精度高、隐蔽性好等一系列优点.为此介绍了光纤制导的关键技术及其在光纤制导导弹、光纤制导鱼雷、光纤制导水下武器和诱饵中的应用和发展,指出制导光纤、制导光缆、制导光纤陀螺和制导光纤水听器的发展现状和趋势.     

芯轴型光纤水听器灵敏度的优化设计

声压相移灵敏度是光纤水听器的重要指标之一,提高灵敏度是光纤水听器设计的基本原则.应用正交设计方法对光纤水听器声压灵敏度指标进行优化设计,提出了一种带空气腔芯轴型光纤水听器的三维声压相移灵敏度理论模型,对其灵敏度特性进行了研究.根据提出的结构,制作了探头.通过试验测试,理论模型符合实际测试结果,并且通过极差分析方法得到各种因素对于光纤水听器灵敏度的影响程度,进而得到了优化设计方案.     

光纤水听器阵列的多路复用技术

光纤水听器作为目前水下声场探测灵敏度最高的器件,所具有的优异性能,使其成为未来新型声纳装置的最佳选择。采用多路复用技术的分布式阵列则是光纤水听器应用研究的发展方向。文章介绍了目前国外光纤水听器阵列多路复用技术的研究状况,而且对几种常用多路复用技术的工作原理分别作了分析。     

全保偏光纤水听器阵列

报道了全保偏光纤水听器阵列的研究结果。在详细介绍全保偏光纤水听器基元结构和工作原理基础上 ,描述了四基元阵列结构和性能 ,给出了光纤水听器基元相对接收灵敏度的频率响应和阵列指向性的测量结果     

一种用于变压器内部噪声测量的光纤水听器

基于Michelson干涉光路的光纤水听器内部存在法拉第旋镜,其传感信号受到强电磁场的干扰。改进的传感光路结构将法拉第旋镜与光纤水听器分离,使得传感信号不受强电磁场的干扰。制作了新型光纤水听器,并将其安装于大型变压器内部。利用制作的光纤水听器成功测量了不同负载电流情况下变压器内部的噪声。     

基于光纤Bragg光栅的光纤水听器

简单介绍了基于光纤Bragg光栅的光纤水听器的原理以及几种新型的结构和解调方法.与传统的光纤水听器相比,基于光纤Bragg光栅的水听器的实现更加简单方便,在民用和军事方面都有广泛的应用前景.     

膜片封装下光纤激光水听器的低频动态响应

为了探究膜片封装光纤激光水听器中光纤激光器产生弯曲振动的机理,首先基于梁的横向振动理论建立了光纤激光器弯曲振动模型,之后根据实际的封装结构进行了有限元仿真,分析了光纤激光器的固有频率与光纤激光水听器频响之间的定量关系,最后批量封装了光纤激光水听器,进行实验验证。仿真及实验结果表明:光纤激光器两端采用一体化硬固定方式易使光纤激光器发生弯曲振动;当光纤激光器的一阶固有频率落在工作频段内时,在谐振峰附近,光纤激光器的中心波长发生非均匀漂移,此时在远离谐振峰的频段内,水听器频响的平均值约为-135 d B,谐振峰值约为-125 d B。本研究为光纤激光水听器封装工艺的后续改进提供了参考。     

三维压差式光纤矢量水听器设计与实验

阐述了压差式光纤矢量水听器的基本原理,分析了基元灵敏度及间距对其声压灵敏度的影响,进行了三维压差式光纤矢量水听器探头结构设计,研制了二维压差式光纤矢量水听器样品,并进行了性能指标测试。测试结果表明,在20~1 000Hz频段内,压差式光纤矢量水听器的声压灵敏度与理论计算结果基本吻合,在500Hz具有良好的指向性。     

基于 Parylene 膜的法 珀干涉型光纤超声水听器

针对高强度聚焦超声(HIFU)声场测量,提出并研究了一种基于Parylene膜的法-珀干涉型光纤水听器。采用真空气相沉积法在光纤的端面蒸镀Parylene膜构成光纤水听器的法-珀腔,分析了光纤水听器的传感原理和解调原理,建立了HIFU声场检测的实验系统。实验结果表明,基于Parylene膜的法-珀干涉型光纤水听器能准确传感超声信号,其输出与换能器驱动电压的非线性度小于0.01,且与聚偏氟乙烯(PVDF)针式水听器的测量结果基本一致。     

基于光纤碟型加速度传感单元的三维柱形矢量水听器

光纤矢量水听器(FOVH)以其低频灵敏度高,动态范围大,抗电磁干扰,易轻型化等诸多优势,成为新型矢量水听器的一个发展热点。针对线阵列应用,开展了光纤干涉碟型矢量水听器的仿真分析和研制工作。有限元分析采用光纤等效层方法(FLEM)和光纤细化结构方法(FLDM)分别对系统的性能进行预报,研制出了光纤碟型矢量水听器样品,并进行了全面的测试。实验结果表明,所研制的矢量水听器样品在100~1000 Hz的工作频带内,矢量通道的等效声压相移灵敏度为-182 d B@100 Hz~-158.5 d B@1000 Hz(ref.1 rad/μPa),串扰小于-30 d B,有良好的矢量性。     

光纤水听器阵列复用技术研究

光纤水听器由实验室研究走向应用,系统阵列规模越来越大,多路复用技术已经成为当前光纤水听器研究的主要技术瓶颈.阐述了光纤水听器多路复用的各种技术方案,分析了它们的特点,并给出了各种方案实现的光纤网络图,指出了该技术当前的主要特点及发展趋势.     

远程光纤水听器系统中传输光纤引入噪声的抑制

远程传输光纤受环境的影响会在水听器系统中引入噪声,利用迈克耳孙光纤干涉仪模拟光纤水听器,搭建了远程光纤水听器系统,采用参考干涉仪法解调对传输光纤引入的噪声进行抑制。实验结果表明,与常用的相位产生载波技术(PGC)解调相比,参考干涉仪法解调在不影响传感水听器对声信号检测能力的情况下,对传输光纤引入的扰动噪声能进行良好的抑制,频率为500 Hz噪声的抑制量可达到约25 d B,同时该方法使传感水听器系统中100 Hz位置的本底噪声也降低了17 d B。