光纤水听器的分类及其基本原理ppt课件

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光纤水听器原理探究

光纤水听器原理及应用探究水听器是通过接收声波对水下目标进行探测、定位与识别的传感器.随着现代战争环境的日趋复杂化，为适应水声学应用特别是水下反潜战的需要,在光纤技术不断发展的基础上,光纤水听器作为一种重要的光纤压力传感器，应运而生. 光纤水听器是一种基于光纤、光电子技术上的新型水声传感器,因其在军事、民用各领域应用广泛,目前光纤水听器在国内外发展迅速,已经到达实用状态.光纤水听器的信号的传感与传输皆基于光纤技术，具有体积小、重量轻、灵敏度高、频带响应宽、抗电磁干扰、耐恶劣环境、结构轻巧、易于遥测和构成大规模阵列等特点。

光纤水听器是利用声波信号凋制光束来进行声／光转换．实现水下声信号检测的一种器件。

主要有两大类型：一类是调制型光纤水听器,主要包括强度调制型和相位调制型.利用光纤作为感应元件，通过调制光纤中的光束实现水下信号的检测；另一类是混合型光纤水听器，感应元件采用反射镜、光栅、光纤等器件。

目前，强度调制型光纤水听器主要有微弯型、受抑全内反射型和网络型三种。

相位调制型光纤水听器是根据Mach—Zehnder干涉仪原理制成的，因而不仅灵敏度高，而且动态范围大目前普遍认为，相位调制型光纤水听器是最有发展前途的水听器。

干涉型光纤水听器原理干涉型光纤水听器是基于光学干涉仪的原理构造的.图 (a) 是基于Michelson 光纤干涉仪光纤水听器原理图。

激光光源（S）发出的光经光纤定向耦合器（DC）分为 2 路：一路构成光纤干涉仪的传感臂，接受声波调制；另路则构成参考臂，提供参考相位，2 束波经后端反射膜反射后返回光纤定向耦合器，发生干涉，其光信号经光电探测器（PIN）后转换为电信号，经处理就可拾取声波信息。

图(b) 是基于Mach-Zehnder 光纤干涉仪光纤水听器的原理图。

从激光光源发出的光耦合进光纤后，由光纤定向耦合器DC1 分成空间分离的2 路光束，分别称为信号和参考光束，再经光纤定向耦合器DC2 重新相干混合，分别在输出端产生干涉，经光电探测器转换后拾取声信号。

《光纤简介》PPT课件

光纤简介
一、光纤的分类二、光纤的制造三、光纤的传输特性四、光纤器件五、特种光纤
精选ppt
1
一光纤的分类
光纤是由中心的纤芯和外围的包层组成的同轴圆柱形石英细丝。纤芯的折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯传输。包层为光的传输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护作用。
石英光纤
1
或
sin 0 = 1－
[n2/n1]2
光纤的数值孔径（NA）：NA ＝ n0sin0 ＝
n12 － n22
精选ppt
23
光纤的特征参数
1、光纤的数值孔径（NA）
NA = n0 sin 0 =
2、归一化频率
n12 － n22
相对折射率差： = n12－ n22 2n12
= n1 2 ;
≈
n1－ n2 n1
掺杂试剂
第二步：熔制芯层玻璃。
主体材料：液态SiCl4；掺杂试剂：GeCl4；载运气体：O2
SiCl4+O2→SiO2+2Cl2↑
GeCl4+O2→GeO2+2Cl2↑
SiO2 － GeO2沉积在内包层玻璃上，成为芯层玻璃。
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19
(2) 预制棒拉制成丝
预制棒由送料机构送入管状加热炉（石墨电阻炉）中，当预制棒尖端热到一定温度时，粘度变低，靠自身重量逐渐下垂变细形成纤维。纤维经由纤径测量仪监测并拉引到牵引辊绕到卷筒上。送料机构的速度必须与牵引辊收丝的速度相适应。拉丝速度一般为30～100 米/秒。
L
3dB耦合器
4
M－Z 的传输特性:
T1-3 = cos2[/2] ，
T1-4 = sin2[/2] ， = 2Lnf

光纤水听器的原理与应用

(5) 信号传感与传输一体化 ,提高系统可靠性. 激光由光源发出 ,经光纤传输至光纤水听器 ,并在拾取声信号后再经光纤传回到岸上或船上的信号处理
制形式有光纤微弯式、光纤绞合式、受抑全内反射式
及光栅式等[2 ] .
微弯光纤水听器是根据光纤微弯损耗导致光功
率变化的原理而制成的光纤水听器. 其原理如图 2
所示 :两个活塞式构件受声压调制 ,它们的顶端是一
带凹凸条纹的圆盘 ,受活塞推动而压迫光纤 ,光纤由
于弯曲而损耗变化 ,这样输出光纤的光强受到调制 ,
是有 :
Δφs
≈
2πnνl ·Δl
c
l
=
k ·p ,
(4)
其中 k 是比例系数. (4) 式说明干涉仪由水声引起
的相位差变化与声压变化成正比 ,该式是干涉型光
纤水听器拾取声信号的理论基础.
2. 2 强度型光纤水听器原理
强度型光纤水听器基于光纤中传输光强被声波
调制的原理 ,该型光纤水听器研究开发较早 ,主要调
2 光纤水听器原理
光纤水听器按原理可分为干涉型、强度型、光栅
型等. 干涉型光纤水听器关键技术已经逐步发展成熟 ,在部分领域已经形成产品 ,而光纤光栅水听器则是当前光纤水听器研究的热点. 2. 1 干涉型光纤水听器原理
干涉型光纤水听器是基于光学干涉仪的原理构
造的. 图 1 是基于几种典型光学干涉仪的光纤水听器的原理示意图. 图 1 (a) 是基于 Michelson 光纤干涉仪光纤水听器的原理示意图. 由激光器发出的激光经 3dB 光纤耦合器分为两路 :一路构成光纤干涉仪的传感臂 ,接受声波的调制 ,另一路则构成参考臂 ,提供参考相位. 两束波经后端反射膜反射后返回光纤耦合器 ,发生干涉 ,干涉的光信号经光电探测器转换为电信号 ,经过信号处理就可以拾取声波的信息. 图 1 ( b) 是基于 Mach2Zehnder 光纤干涉仪光纤水听器的原理示意图. 激光经 3dB 光纤耦合器分为两路 ,分别经过传感臂与参考臂 ,由另一个耦合器合束发生干涉 ,经光电探测器转换后拾取声信号. 图 1 (c) 是基于 Fabry2Perot 光纤干涉仪光纤水听器的原理示意图. 由两个反射镜或一个光纤布拉格光栅等形式构成一个 Fabry2Perot 干涉仪 ,激光经该干涉仪时形成多光束干涉 ,通过解调干涉的信号得到声信号. 图 1 (d) 是基于 Sagnac 光纤干涉仪光纤水听器的原理示意图. 该型光纤水听器的核心是由一个 3 ×3 光纤耦合器构成的 Sagnac 光纤环 ,顺时针或逆时针传播的激光经信号臂时对称性被破坏 ,形成相位差 ,返回耦合器时干涉 ,解调干涉信号得到声信号.

光纤激光水听器的基本原理,国内外光纤激光水听器的研究进展以及发展趋势

光纤激光水听器的基本原理,国内外光纤激光水听器的研究进展以及发展趋势一、引言声波是人类已知的唯一能在海水中远距离传输的能量形式。

水听器(Hydrophone)是利用在海洋中传播的声波作为信息载体对水下目标进行探测以及实现水下导航、测量和通信的一类传感器。

由于水下军事防务上的要求和人类开发利用海洋资源的迫切需要，水听器技术得到空前的发展。

传统的水听器包括电动式、电容式、压电式、驻极体式，等等。

20世纪70年代以来，伴随着光导纤维及光纤通信技术的发展，光纤水听器逐渐成为新一代的水声探测传感器。

与传统水听器相比，其最大优点是对电磁干扰的天然免疫能力。

此外，光纤水听器还具有噪声水平低、动态范围大、水下无电、稳定性和可靠性高、易于组成大规模阵列等优点。

现有的光纤水听器包括光强度型、干涉型、偏振型、光栅型等。

其中，光纤激光水听器(FLH)就是一种光栅型水听器，但由于它的传感元件光纤激光器(又称有源光纤光栅)相比于无源光纤光栅具有高功率和极窄线宽的特点，配合上基于光纤干涉技术的解调方法，它的微弱信号探测能力相比于普通的无源光纤光栅水听器可以提高几个数量级。

压电式水听器和干涉式光纤水听器是目前应用最广泛的水声探测器件。

与干涉式光纤水听器相比，压电式水听器技术更加成熟，结构和制作工艺更简单，大规模生产时一致性可以得到相对较好的控制。

但是，防漏电、耐高温、长距离传输、动态范围大则是光纤水听器最大的优势。

尤其在一些特殊领域(例如高温高压的深井油气勘探领域)有着比压电水听器更为广阔的应用前景。

与干涉式光纤水听器相比，光纤激光水听器的最大优势在于易复用，即“串联即成阵”。

同时，受弯曲半径影响，干涉式光纤水听器的体积较大，水听器直径通常大于1cm。

而由于光纤激光型水听器结构简单，传感单元仅为一根光纤的尺寸，光纤激光水听器外径可细至4～6mm。

当然，受光纤激光器本身弦振动及系统1/f噪声影响，加速度响应较大、低频段噪声相对较高是目前光纤激光型水听器存在的主要问题之一，有。

干涉型光纤水听器技术

干涉型光纤水听器技术简介干涉型光纤水听器技术也被称为“光纤水声传感技术”，是一种将水压、温度、流速等信息转化为光学信号的技术。

该技术利用光纤的结构特性，实现水下信号的探测与传输。

相比传统的水听器，干涉型光纤水听器具有更高的灵敏度、更宽的频率响应范围、更低的噪声等优势。

干涉型光纤水听器技术在海洋勘探、水声通信、海洋环境监测、水下测量等领域都具有广泛应用。

工作原理干涉型光纤水听器技术的核心是基于马赫曾德干涉实现的。

当光波穿过光纤中的水柱时，受到水压的作用，水的密度和折射率发生微小变化，从而导致光的相位发生变化。

基于干涉原理，将穿过水柱的传输光和绕过水柱的参考光在干涉仪中相遇，形成干涉条纹。

通过测量干涉条纹的强度和相位变化，可以确定水柱的压力、温度等信息。

常见的干涉型光纤水听器包括微弱光纤光栅干涉型光纤水听器、腔内干涉型光纤水听器、单纤干涉型光纤水听器等。

应用领域海洋勘探干涉型光纤水听器技术在海洋勘探领域具有紧要作用。

利用干涉型光纤水听器可以测量海水深度、水下岩石结构、海底土层信息等，并实现对油气田的勘探和开发。

水声通信干涉型光纤水听器技术对于水声通信也有紧要的应用。

传统的水声通信技术受到水流噪声的干扰比较严重，而利用干涉型光纤水听器技术可以除去部分水流噪声。

此外，干涉型光纤水听器技术还可以实现对水下目标声波信号的探测和辨识。

海洋环境监测干涉型光纤水听器技术在海洋环境监测领域也有广泛应用。

利用该技术可以实现对海洋底部的地震、火山、海啸等自然祸害的探测和预警，以及对海洋环境的监测。

水下测量干涉型光纤水听器技术还可以应用于水下测量领域。

例如可以利用该技术实现海底管道的监测、水流速度等参数的精准明确测量。

总结干涉型光纤水听器是一种基于光学信号的水声传感技术。

该技术具有高灵敏度、宽频率响应范围和低噪声等优势。

在海洋勘探、水声通信、海洋环境监测、水下测量等领域都有广泛应用。

随着技术的不断进展，干涉型光纤水听器技术将在海洋领域和其他领域发挥更紧要的作用。

光纤水听器

BBS
SENSOR HEAD ISOLATOR
FBG 1
FBG 2 A/D AMP PD IMG
系统光路图
二光纤光栅水听器
衰减/dB
FBG 1 移动方向
FBG 2移动方向
波长/nm
光纤布拉格光栅自解调示意图
•
系统信号解调采用双光纤光栅互相进行解调,实现了自解调测量。实验表明,该水声传感器具有灵敏度高、结构简单、线性度好和动态响应范围大(100 dB 以上) 等优点。
二光纤光栅水听器
光强调制法
激光光强调制法FBG 水听器系统结构
二光纤光栅水听器
• FBG 增敏法
• 对FBG 进行声增敏聚合物的封装, 将弹性聚合物材料与 FBG 紧密结合, 可以增大FBG 的灵敏度, 使波长漂移更加明显。 • 文献表明, 这种增敏方法可以使FBG 探头的压力灵敏度增大到17.3nm/MPa,约为裸纤FBG 压力灵敏度的2000 倍, 因此可以方便的检测出FBG 波长随声压的漂移。
二光纤光栅水听器
• 一种匹配光栅结构水听器
• 为了提高光纤光栅水听器的灵敏度、低成本的实现解调以及减少温度对声场探测的影响，介绍一种新型的光纤布拉格光栅水声传感器探头结构和相应的波长解调方法。
二光纤光栅水听器
FBG 2 刚性结构 FBG 1 弹性材料
匹配光栅水听器探头横截面图
二光纤光栅水听器
一水听器的研究现状和发展方向
• 现有的水听器大都是压电陶瓷材料，输出阻抗高，无法与信号采集设备的输入端匹配，需要通过一个变压器进行阻抗变换。压电陶瓷感应的声波信号非常微弱，无法远距离传输，必须每隔几个传感器就设置一个采集站，或者采用对每个压电传感器进行原位数模转换的方案。然而，无论哪个方案，仪器的供电、密封、防止海水的腐蚀都是一个非常困难的问题。

光纤水声传感技术

水听器简史
光纤水听器是一处基于光纤光电子技术的新型水听器，它的研究始于冷战时期，20世纪70年代，由于反潜战的需要，美国海军开始了光纤水听器的研究。 1977年布卡诺等人发表首篇关于光纤技术的水声传感系统的论文。
水听器简史二
早期的水听器主要是由压电陶瓷制成的压电水听器。基于压电陶瓷传感元件虽已广泛应用，但仍存在许多问题。但光纤水听器由于传感头部分与电无联系，通过光传输信号，具有抗电磁干扰，电绝缘，动态范围宽，稳定可靠性高，灵敏度不受水流静压力和频率的影响，可以进行远距离测量，探头体积小，方便构成大规模阵列等众多优点。所以光纤水听器研究越发受重视。。
光纤水听器原理
强度型光纤水听器
1.1.基于微弯损耗原理的光纤水听器当光纤发生弯曲时，由于其全反射条件被破坏，
纤芯中传播的某些模式的光进入包层，造成纤芯中德光能损耗。把光纤夹持在一个机械空间周期为T的齿板结构中以此扩大这种效应。空间周期T的选择原则是使它与光纤中所选择的两个模之间的传播常数差匹配。当齿板受力，光纤弯曲程度变化，从之中光强变化可知齿板所受外力变化。
1.3基于耦合效率调制的光纤水听器
这种水听器是将两根相互平行，同轴放置的光纤彼此相隔一段距离，其中一根光纤固定，另一根随外界声压引起的机械位移作用而发生移动，使得两光纤彼此相错，而导致两根光纤之间耦合效率产生变化。
另一种方法是将这两根光纤都固定，在这两根光纤之间加入一个静止光栅和一个可动光栅，光栅由等宽全透射和全反射平行线无交替形成的栅格构成，可动光栅可随外界声压引起的机械位移作用而产生移动，使栅格相互交错，导致两根光纤之间耦合效率产生变化。
光纤水声传感技术
光纤水声传感器简介

光纤基础知识PPT演示课件

62.5/50m
8～10m
1.0m
125m2m
2%
245m10m
15m
2m
•16
光纤：参数
光纤的光学及传输特性参数
• 模场直径 • 衰减系数 • 色散系数 • 截止波长 • 弯曲损耗 • 偏振模色散
•17
光纤：参数
光纤的光学及传输特性参数
模场直径：
高斯分布的单模光纤，模场直径是光场幅度分布1/e处各点所围成圆的直径，也等于光功率分布1/e2处各点所围成圆的直径。
一部分入射光将被反射
一部分入射光将进入第二种媒质，并产生折射
1 2
媒质1 折射率n1
媒质2 折射率n2
1=2
媒质1
1
折射率n1
2
媒质2
折射率n2
n1·Sin1=n2·Sin2
•3
折射率 n＝光在真空中的传播速度/光在该媒质中的传播速度
媒质真空空气水多模光纤单模光纤玻璃钻石
折射率 1.0 1.0003 1.33 1.457 1.471 1.5~1.9 2.42
1
4
4
3
1 非色散位移光纤 2 色散位移光纤 3 色散平坦光纤 4 非零色散位移光纤
2
0 1200
1400 1500 1600 1700 1800 nm
-4
-8
波长(nm)
•22
光纤：参数
光纤的光学及传输特性参数
截止波长：
光纤作为单模光纤工作的最短波长。工作波长超过此波长时，只能传输基模，此时光纤为单模光纤；工作波长低于此波长时，除基模外，高次模也可传输，此时光纤为多模光纤。
如：Corning的Submarine Leaf光纤 Lucent的TrueWave XL光纤

光纤水听器

光纤水听器一：光纤水听器原理光纤水听器是一种建立在光纤、光电子技术基础上的水下声信号传感器。

它通过高灵敏度的光学相干检测，将水声振动转换成光信号，通过光纤传至信号处理系统提取声信号信息。

它具有灵敏度高，频响特性好等特点。

由于采用光纤作信息载体，适宜远距离大范围监测。

（一）光纤水听器的特点：1、灵敏度高，频响特性好;2、动态范围大;3、抗电磁干扰与信号串扰能力强;4、适于远距离传输与组阵;5、信号传感与传输一体化,提高系统可靠性;6、工程应用条件降低.（二）光纤水听器种类：光纤水听器是利用声波信号凋制光束来进行声/光转换.实现水下声信号检测的一种器件。

光纤水听器的种类很多，主要有两大类型：一类是调制型光纤水听器.利用光纤作为感应元件，通过调制光纤中的光束实现水下信号的检测;另一类是混合型光纤水听器，感应元件采用反射镜、光栅、光纤等器件。

研究最多的还是调制型光纤水听器.这类水听器又分为强度调制型和相位调制型两种。

目前，强度调制型光纤水听器主要有微弯型、受抑全内反射型和网络型三种。

相位调制型光纤水听器是根据Mach—Zehnder干涉仪原理制成的，因而不仅灵敏度高，而且动态范围大。

美国海军实验室、英国普菜西舰用设备公司和普莱西电子研究所对这种水听器的研究已达到相当的水平。

目前普遍认为，相位调制型光纤水听器是最有发展前途的水听器。

最近，美国海军研究学院研制出一种新型结构的相位调制型光纤水听器。

这是一种特殊结构的水听器，在弹性膜片上有4个扁球形柔性应变外壳。

扁球形外壳的特点是将单端测量的压力转换成能被壳表面完全探测的差分应变。

这种扁球形外壳光纤水听器较之其它水听器(如平板、圆盘或圆柱体水听器)的优点是用— 个干涉仪就可测量出整个外壳表面上的不同灵敏度。

从已开发的干涉仪光纤水听器的结构来看，主要有心轴型、互补型和平面型等几种。

（三）基本结构：目前，干涉型光纤水听器技术最为成熟，其基本原理：由激光器发出的激光经光纤耦合器分为两路，一路构成光纤干涉仪的传感臂，接受声波的调制，另一路则构成参考臂，不接受声波的调制，或者接受声波调制与传感臂的调制相反，接受声波调制的光信号经后端反射膜反射后返回光纤耦合器，发生干涉，干涉的光信号经光电探测器转换为电信号，由信号处理就可以获取声波的信息。

光纤水听器原理与应用

光纤水听器原理与发展现状108级11班邓洲（西华师范大学物理与电子系 200809241108）摘要光纤水听器由于其特有的抗电磁干扰、体积小等特点，在军事、民用方面有着广泛应用。

本文简介了光纤水听器的基本原理，并分别对强度调制型、干涉型和光栅型光纤水听器进行了简单的介绍关键词：光纤水听器；FMCW；光纤激光器1.光纤水听器简介声波作为一种机械波，可以在海水中进行远程能量传递，而其他类型的能量场在水中衰减很快，因此，声波是海洋深层信息收集、传递和处理的最重要形式[1]。

水声传感器简称水听器，是在水中侦听声场信号的仪器。

它作为反潜声纳的核心部件，在军事领域中有着重要的应用；在工业生产和民用领域，也有着广泛的用途.早期的水听器主要有压电陶瓷制成的压电水听器。

但随着应用的深入，基于压电陶瓷传感元件的水听器出现了许多不足之处。

如对电磁场的敏感性，电缆负载、连接电缆的共振效应，同时利用压电陶瓷进行点传感的技术难度和成本也十分困难。

正是由于传统压电式水听器存在这些问题，随着光纤和激光技术的发展，人们研制出了一种基于光纤光电子技术的新型水听器-光纤水听器。

它的研究始于冷战时期，由于反潜战的需要，美国海军开始了光纤水听器的研究。

光纤水听器的研究越来越受到各国的重视.2.光纤水听器原理光纤水听器是复杂的光、机、电一体化传感器，现在已经开发出多种不同的光纤水听器，主要分为：强度调制型、干涉型和光栅型三种。

下面分别介绍它们的简单原理。

2.1强度调制型光纤水听器强度调制型光纤水听器，就是指外界信号对光纤中传输的光进行强度调制，这样我们就可以通过监测光强的变化来解调出外界信号。

基于这个原理，可以用不同的形式予以实现。

主要包括三种：基于微弯损耗原理的光纤水听器，基于反射系数调制的光纤水听器，基于耦合效率调制的光纤水听器。

2.1.1基于微弯损耗原理的光纤水听器当光纤发生弯曲时，由于其全反射条件被破坏，纤芯中传播的某些模式的光进入包层，造成纤芯中的光能损耗。

光纤水听器工作原理

温馨小提示：本文主要介绍的是关于光纤水听器工作原理的文章，文章是由本店铺通过查阅资料，经过精心整理撰写而成。

文章的内容不一定符合大家的期望需求，还请各位根据自己的需求进行下载。

本文档下载后可以根据自己的实际情况进行任意改写，从而已达到各位的需求。

愿本篇光纤水听器工作原理能真实确切的帮助各位。

本店铺将会继续努力、改进、创新，给大家提供更加优质符合大家需求的文档。

感谢支持！(Thank you for downloading and checking it out!)光纤水听器工作原理一、光纤水听器概述光纤水听器定义光纤水听器是一种基于光纤传感技术的声波检测装置，它利用光纤的高灵敏度和抗干扰性能，将光信号与声信号进行有效转换，实现对水下声场的实时监测。

光纤水听器主要由光纤、光源、光探测器、信号处理单元等组成。

当声波作用于光纤水听器时，会引起光纤中光强的变化，通过检测光强的变化可以得到声波的频率、强度等信息。

光纤水听器的应用领域光纤水听器在多个领域具有广泛的应用，主要包括：海洋资源勘探：光纤水听器可用于海洋石油勘探、海底矿产资源调查等领域，通过监测声波信号，帮助科学家和工程师发现潜在的资源。

水下目标探测：光纤水听器可作为潜艇、水下无人机等水下航行器的声呐系统，用于探测水下目标，提高航行安全。

水声通信：光纤水听器可用于水下无线通信系统，通过声波传递信息，实现水下设备之间的通信。

海洋环境监测：光纤水听器可监测海洋声场环境，分析海洋生物的活动、海流速度等信息，为海洋环境保护提供数据支持。

声学研究：光纤水听器可用于声学实验室，研究声波在海洋中的传播特性，为声学理论的发展提供实验依据。

综上所述，光纤水听器作为一种高性能的声波检测装置，在多个领域具有广泛的应用前景，为科学研究和工程实践提供了强大的支持。

二、光纤水听器工作原理光纤水听器是一种基于光纤传感技术的设备，主要用于水下声波信号的探测和接收。

本文将介绍光纤水听器的工作原理，主要包括光纤传感技术基础和光纤水听器的工作原理两个部分。

科普全面解析光纤水下声音探测技术

科普全面解析光纤水下声音探测技术前言：光纤水听器是一种建立在光纤、光电子技术基础上的水下声信号传感器。

它通过高灵敏度的光学相干检测，将水声振动转换成光信号，通过光纤传至信号处理系统提取声信号信息。

它具有灵敏度高，频响特性好等特点。

由于采用光纤作信息载体，适宜远距离大范围监测。

光纤水听器主要用于海洋声学环境中的声传播、噪声、混响、海底声学特性、目标声学特性等的探测，是现代海军反潜作战、水下兵器试验、海洋石油勘探和海洋地质调查的先进探测手段。

2014 年12 月28 日，亚洲航空公司一架从印度尼西亚飞往新加坡的客机，航机编号为QZ8501 失联。

据悉，航机在失联前曾要求改变航道，但与地面失去联系。

对此，印尼交通部一名官员说，客机与地面失去联络前，飞行员曾请求一条“不寻常”的航线，以躲避云层，随后与地面失联。

亚航在一份声明中说，客机在飞行途中遭遇恶劣天气。

印尼交通部表示，飞机失联前没有发出求救信号。

探测水下世界与“声” 同行“亚航事件”中，搜索难度怎样、搜索力度如何？都倍牵人心。

航班失联涉及空中、海面和水下搜寻，搜寻区域往往延伸向更为广阔、也更深的印度洋。

而采用更多深海探测与搜寻装备，也是搜索常态。

记得前不久的“马航事件”到现在仍成为“疑案”。

其搜索区域北到中亚地区，南至南印度洋，东至南中国海，西及安达曼海，最多时有26 个国家参与搜寻，无论从搜索区域及规模，均创造国际救援的新纪录，但至今仍未有客机的任何消息。

鉴于今年多起飞机失联事件，飞机是否顺利抵达目的地越发牵动人心。

特此探讨“光纤水下声音探测技术”。

相关行业人士曾介绍：“进行水下搜寻与探测技术基本雷同，人类对于水下探测与搜寻基本靠‘声'”。

试着把耳朵放进水里，看看能听到什么声音？这些声音又源自何方？在与陆地环境完全不同的深海中，声音的传播也会出现让人意想不到的变化，据了解：海水若放“烟雾弹”，这正是在监听和定位失联航班的黑匣子信号时搜救队所面临的巨大难题。

《光纤简介》PPT课件

光纤简介
一、光纤的分类二、光纤的制造三、光纤的传输特性四、光纤器件五、特种光纤
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一光纤的分类
光纤是由中心的纤芯和外围的包层组成的同轴圆柱形石英细丝。纤芯的折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯传输。包层为光的传输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护作用。
石英光纤
单模：纤芯直径 2a = 2~12 m 纤芯－包层折射率差小＝ (n1-n2)/n1 ＝ 0.0005~0.01
多模：纤芯直径 2a = 50~500 m 纤芯－包层折射率差大＝ 0.01~0.02
只能传输一种模式的光纤同时传输多种模式的光纤
纤芯
包层
缓冲涂覆层
精选ppt
4
阶跃折射率光纤 2. 按纤芯折射率分布
精选ppt
11
纵向分量满足的方程
t2n2k0 2 2 ez 0 t2n2k0 2 2 hz 0
t2
r22
1rrr12
2
2
2ez r 2
1 r
ez r
k02n2
2
m2 r2
ez
0
2hz r 2
1 r
hz r
k02n2
2
m2
r2
hz
0
精(选mppt 0,1,2,)
12
二层均匀光纤场解分析
利用纵向与横向场解的关系式，可以得到横向分量解的表达式。
精选ppt
13
特征方程
可以看出，模式场的解析式只有4个未知量，所以只需4个连续的边界条件：
特征方程
e
h
e
z
e
G
(U
A
)

光纤水听器的分类及其基本原理PPT课件

2.4、基于Sagnac干涉仪光纤水听器
基于Sagnac光纤干涉仪光纤水听器的原理示意图。该型光纤水听器的核心是由一个3×3光纤耦合器构成的Sagnac光纤环，顺时针或逆时针传播的激光经信号臂时对称性被破坏，形成相位差，返回耦合器时干涉，解调干涉信号得到声信号。
Sagnac 干涉仪
3、光纤光栅水听器
2.1、基于Michelson干涉仪光纤水听器
由激光器发出的激光经3dB光纤耦合器分为两路：一路构成光纤干涉仪的传感臂，接受声波的调制，另一路则构成参考臂，提供参考相位。两束波经后端反射膜反射后返回光纤耦合器，发生干涉，干涉的光信号经光电探测器转换为电信号，经过信号处理就可以拾取声波的信息。
2、干涉型（调相型）光纤水听器
干涉型光纤水听器是基于光学干涉仪基本原理构造而成。其基本原理是：在一段单模光纤中传输的相干光，因外界声场的作用，而产生相位调制。目前光纤传感器中采用四种不同的干涉测量结构： ●Michelson干涉仪型光纤水听器 ●Mach-Zehnder干涉型光纤水听器 ●Fabry-Perot干涉型光纤水听器 ●Sagnac干涉型光纤水听器
1.1.3、模片式微弯光纤水听器
右图为碟式光纤水听器结构，将光纤以“星状”结构编织成网状，并置于一个中空圆筒的开口端，星状光纤网的另一面中心粘接在一个膜片的中心上。外界声波作用在膜片上产生振荡，调制了光纤的张力，使光纤在圆筒的周边产生微弯型变。
1.2、基于反射系数调制的光纤水听器
这种水听器是在声压信号的作用下，造成水中光纤端面处的光反射系数的改变而实现对水声信号的检测。声压信号的增加使得周围液体的密度增加，从而导致液体的折射率的改变。实验原理如下图所示。光源通过一个光纤耦合器与传感探头及信号处理系统相连，为减少光源波动的影响，设置了反馈控制回路。这种结构能实现水下正负声压信号检测，结构和原理简单，成本较低。

光纤光栅水听器

光纤光栅水听器的研究1 引言光纤光栅是一种通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅，是一种无源滤波器件。

由于光纤光栅具有高灵敏度、低损耗、易制作、性能稳定可靠、易与系统及其它光纤器件连接等优点，因而在光通信、光纤传感等领域得到了广泛应用[1]。

在光纤通信领域，利用光纤光栅可以制成光纤激光器、光纤色散补偿器、光插、分复用器、光纤放大器的增益均衡器等[2]，这些器件都是光纤通信系统中不可缺少的重要器件，可见光纤光栅对光纤通信的重要性，因此光纤光栅也被认为是掺铒光纤放大器之后出现的又一关键器件。

在光纤传感领域，光纤光栅也起到了及其重要的作用。

光纤光栅的传感机制包括温度引起的形变和热光效应、应变引起的形变和弹光效应、磁场引起的法拉第效应及折射率引起的有效折射率变化等。

当光纤光栅所处的温度、应力、磁场、溶液浓度等外界环境的发生变化时，光栅周期或者光纤的有效折射率等参数也随之改变，通过测量由此带来的光纤光栅的共振波长变化或者共振波长处的透射功率变化可以获取所需的传感信息[3]，由此可见，光纤光栅是波长型检测器件，所以其不光具有普通光纤的优良特性，而且测量信号不易受光强波动及系统损耗的影响，抗干扰能力更强，还可利用波分复用技术，实现对信号的分布式测量。

由于光纤光栅的应用范围较为广泛，故本文只针对基于光纤光栅的水听器进行一定的研究。

光纤光栅可分为布拉格光栅和长周期光栅，在水声检测中，一般采用的布拉格光栅，下文中出现的光纤光栅指的是布拉格光栅。

本文主要的工作主要是分析无源光纤光栅水听器的原理，对无源光纤光栅水听器进行一定的综述，以及对应变检测中很重要的增敏技术进行研究，并总结。

2 光纤光栅水听器概述由于光和电磁场在水中的传播损耗较大，不能在水中进行远距离传播，当前水下探测技术中使用的多为声波。

水听器作为将水下的声信号转换为电信号的一种换能器，也称为水下传声器。

水听器主要应用在现代海军反潜作战及水下兵器试验中，还可以应用在海洋石油，天然气勘探、水声物理研究以及海洋渔业等领域。