全光纖水聽器陣列系統(tǒng)原理及運用
該系統(tǒng)采用時分復用、波分復用、空分復用等復用技術,陣元數(shù)可達數(shù)十至數(shù)百。陣列中僅包含光纖元件,無電子元器件,無需供電,信號傳輸距離可達數(shù)十公里。作為目前水下聲場探測靈敏度zui高的器件,所具有的優(yōu)異性能,使其成為未來新型聲納裝置的SHOU選選擇.采用多路復用技術的分布式陣列則是光纖水聽器應用研究的發(fā)展方向。
干涉型光纖水聽器技術較為成熟,其基本原理:由激光器發(fā)出的激光經(jīng)光纖耦合器分為兩路,一路構(gòu)成光纖干涉儀的信號臂,接受聲波的調(diào)制,另一路則構(gòu)成參考臂,不接受聲波的調(diào)制,或者接受聲波的調(diào)制與信號的調(diào)制相反。接受聲波調(diào)制的光信號經(jīng)后端反射膜反射后返回光纖耦合器,發(fā)生干涉,干涉的光信號被光電探測器轉(zhuǎn)換為電信號,經(jīng)信號處理獲取聲波的信息。
三、主要參數(shù)
?基陣陣元數(shù):1~1024,可定制;
?陣元靈敏度:>145dB (ref 1rad/μpa);
?陣元靈敏度一致性:優(yōu)于±1.5dB;
?zui大傳輸距離: 50km。
?接收聲信號距離:2km(視當?shù)厮沫h(huán)境而定)
四、運用場合
1、軍事運用
在海洋中,聲波是wei一能夠?qū)崿F(xiàn)遠距離傳播的能量傳遞形式,聲納設備則是海上軍事領域的“順風耳”,能夠在遠距離偵聽到潛艇、艦船等發(fā)出的聲音漣漪。光纖水聽器是一種探測水下聲吶的裝置,在軍事應用中,常用于航母、軍艦的聲吶探測和海底觀測網(wǎng)的搭建。全光纖水聽器陣列構(gòu)成的海防傳感網(wǎng)絡系統(tǒng),是目前正在開發(fā)的新興防衛(wèi)系統(tǒng),該系統(tǒng)已開始用于海上邊防和重要軍事地區(qū)的海防警戒。未來,還可以把光纖水聽器與陸地偵聽站和空天探測衛(wèi)星編織成的一張?zhí)?、地、海的綜合探測網(wǎng),或?qū)⒊蔀檐娛挛锫?lián)傳感網(wǎng)絡的重要組成部分。
石油、天然氣等勘探中的運用絲毫不亞于軍事方面,用光纖水聽器采集地震波信號,經(jīng)過信號處理可得到待測區(qū)域的資源分布信息。能及時掌握油庫油罐的液位、溫度、壓力、油氣濃度等狀態(tài)參數(shù),可以大大提高油庫的進油、儲油和管理的工作效率,極大的提高安全保障。還能通過對各物理量的分析,實時監(jiān)測井下情況,從而優(yōu)化采油生產(chǎn)、提高采收率、減少修井作業(yè)。
3、管道測漏
用于輸送水、氣、油等介質(zhì)的管網(wǎng)系統(tǒng)已成為日常生活和經(jīng)濟發(fā)展的重要部分,如果泄漏會嚴重影響民眾生活、造成經(jīng)濟損失,分布式光纖聲波傳感技術、點式光纖水聽器與分布式光纖溫度傳感技術結(jié)合可做到對氣體、液體(原油或其他液體)輸送管道全天候監(jiān)測報警。

4、水聲物理研究及其他運用
光纖水聽器運用于研究海洋環(huán)境中的聲傳播、海洋噪聲、混響、海底聲學特性以及聲學目標特性等;也可以制作魚探儀,用于海洋捕撈作業(yè);還可以記錄海洋生物發(fā)出的聲音,研究海洋生物以及實現(xiàn)對海洋環(huán)境的監(jiān)測等。
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