光纤弯曲圆盘水听器实验研究
光纤水听器的原理与应用
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要* #$ 世纪 &$ 年代中期， 美国海军研究室开始了光 纤水听 器 研 究* ’L&& 年， PH@D<= 等 人 发 表 首 篇 论
［ ’］ 文 ， 演示了一套基于光纤技术的水声传感系统*
光纤水听器的第一次海上试验是美国为海军流动噪 声驳船系统的噪声监测装置开发的塑料芯轴光纤水 听器， 并于 ’L)" 年 & 月部署在巴哈马群岛， 从此， 各 军事强国纷纷投入大量人力和财力进行有关光纤水 听器的研究和试验* 早在 #$ 世纪 L$ 年代初， 美国的
图 #! 微弯光纤水听器原理示意图
在 2$ —3$4( ， 而光纤水听器的动态范围可以到 1#$ —1%$4(’ （ " ）抗电磁干扰与信号串扰能力强’ 全光光纤 水听器信号传感与传输均以光为载体， 几百兆赫以 下的电磁干扰影响非常小， 各通道信号串扰也十分 小’ （ % ）适于远距离传输与组阵’ 光纤传输损耗小， 适于远距离传输’ 光纤水听器采用频分、 波分及时分 等技术进行多路复用， 适于水下阵列的大规模组阵’ （ 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
光纤水听器声灵敏度的理论分析
光纤水听器声灵敏度的理论分析
张哲;沈兴旺;马恒坚
【期刊名称】《应用光学》
【年(卷),期】1994(000)006
【摘要】本文就一种双弯曲板结构的光纤水听器单元，利用弹性力学方法对其传感板上的应力与应变分布进行详细的分析，建立两种边界条件下的声灵敏度计算数学模型。
讨论这种光纤水听器的结构参数及光纤圈几何尺寸与灵敏度的关系。
还指出传感板材料对灵敏度的影响。
【总页数】6页(P41-46)
【作者】张哲;沈兴旺;马恒坚
【作者单位】西北工业大学;西北工业大学
【正文语种】中文
【中图分类】U666.7
【相关文献】
1.空气背衬芯轴型光纤水听器声压相移灵敏度的优化设计 [J], 白琳琅;葛辉良;彭会斌
2.光纤水听器梭形封装结构灵敏度分析 [J], 田军政
3.直杆式光纤水听器探头静力灵敏度分析 [J], 张西平
4.20Hz～10kHz光纤水听器相移灵敏度校准 [J], 陈毅;张军;张敏;王利威
5.芯轴型光纤水听器声压相移灵敏度响应分析 [J], 殷锴;张敏;丁天怀;周宏朴;荆振国;廖延彪
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光纤水听器的研究与设计
中 图分类 号 ： Ｔ Ｎ ９ ２ ９
文献 标 识 码 ： Ａ
文章 编 号 ： １ ６ ７ ２ － ３ ７ ９ １ （ ２ ０ １ ５ ） ０ １ （ ｃ ） 一 ０ １ ０ ０ － ０ １ 道上 ， 观 察对 比 两 个 水 听 器 检 测 信 号 能 力
工 业 技
术
光纤 水 听 器 的研 究 与 设计
跏
梁 博 （ 厦 门大 学电子 工程 学院 福建厦 门 ３ ６ １ ０ ０ ０ ）
０
摘 要： 随 着水听 器技术 的发展 ， 光纤水 听器是 基于 光纤 ． 光 电子 技术 的一种 新型水 听 器 ， 光纤水听 器具 有灵敏 度 高 ， 频 带宽 ， 等优 点 ， 特 别适合 在 空间受限 ， 易爆 等 恶劣环境 下使 用［ ｔ － ｚ ］ 。 光纤 水听 器从 基 本原 理上 可分 为强度调 制型 ， 相位 调制 型和 光纤光栅 型 。 强度 调制 型水 听器是指通过 调制光纤 中传输 光的强度从 而达到测量水下 声波 信号的 目的。 这种 类型 的光纤水听 嚣在很 久 以前便 受到关注 ， 研 究开 发较早 ， 主要 调制 形式 有光 纤微 弯式 ， 先 纤绞合 式 、 受抑 全 内反 射式 及光 纤 光栅 式等 。
１ 光纤水听器的类型 ： 强度调制型水听器 ２ Ｆ Ｐ Ｉ 光纤水听 器的设计
相位调 制型水听 器 ： 相 位 调 制 型 水 听
该 实 验 采 用 的 薄 膜 材 料 为 实 验 室 特 有 的 大 小 。 当 驱 动 水 下 扬 声 器 的 信 号 源 为 频
． ７ ｋＨｚ 的正 弦 波 时 ， 光 纤 水 听 器 与压 电 器是 指 通 过 调 制 光 纤 中传 输 光 的 相 位 从 而 的 一 种 聚 合 物 薄 膜 。 用 这 种 材 料 可 以 制 得 率 １ 达 到 测 量 水 下 声 波 信 号 的 目的 ， 主要 包 含 面 积 比较 大 的薄 膜 ， 从而 提 高 Ｆ Ｐ Ｉ 光纤 水 听 水 听 器 接到 的 信 号分 别如 图 １ （ ａ ） 、 （ ｂ ） 所示 。 有Ｍｉ ｃ ｈｅ ｌ ｓ ｏ ｎ干涉 式 、 Ｍａ ｃ ｈ—Ｚ ｅ ｈｎ ｄ ｅ ｒ 干 涉 器 的 灵 敏 度 。 该 实 验 所 用 的 薄 膜 半 径 为 从图１ 可 以 看 出Ｆ Ｐ Ｉ 光 纤水 听 器接 收 到 式、 Ｆ — Ｐ 干涉 式 、 Ｓ ａ ｇ ｎ ａ ｃ 干 涉式 等 ， 也称 为干 ２ ． ５ ｍｍ， 因 反射 率较 低 ， 所 以Ｆ － Ｐ 光纤 水听 的信 号 幅 度 和 噪 声 明 显 优 干 实验 所 用的 压 因此 ， 与压电水听器相 比， 光 纤 涉 式水听器 。 器的 工 作 原 理 可 以 简化 为光 纤 端 面 与 薄 膜 电水 听 器 。
光纤水听器原理
光纤水听器原理光纤水听器是一种利用光纤传感技术来实现水声信号的检测和传输的设备。
它主要由光纤传感器、光源、光电探测器和信号处理系统组成。
光纤传感器将水声信号转化为光信号，经过光纤传输到光电探测器，再由信号处理系统将光信号转化为电信号进行分析和处理。
光纤传感器是光纤水听器的核心部件，它利用光纤的折射特性来实现水声信号的检测。
光纤传感器一般由两根光纤组成，一根作为发送光纤，另一根作为接收光纤。
当水声信号通过水体传播时，会引起水体中的压力和密度的变化，进而改变光纤的折射率。
这种变化会导致光信号在光纤中的传播速度和路径发生改变，最终被接收光纤接收到。
光源是将电能转化为光能的设备，一般采用激光器或LED作为光源。
激光器具有高亮度、窄线宽和方向性好等特点，适合用于长距离传输。
而LED虽然功率较低，但价格便宜，适合用于短距离传输。
光电探测器是将接收到的光信号转化为电信号的设备，常用的光电探测器有光电二极管和光电三极管。
光电二极管是最简单和最常用的光电探测器，其光电转换效率较高，响应速度较快。
而光电三极管具有较高的增益和较低的噪声，适合用于较弱的光信号检测。
信号处理系统负责对接收到的光信号进行放大、滤波、调制和解调等处理，以提取出水声信号的相关信息。
信号处理系统一般由前端放大器、滤波器、调制解调器和模数转换器等组成。
前端放大器用于放大光电探测器输出的微弱电信号，滤波器则用于滤除杂散信号。
调制解调器则将电信号转化为数字信号，方便后续的数字处理。
光纤水听器的工作原理可以用以下几个步骤来描述：首先，光源发出一束光线，经过发送光纤传输到水中。
当水声信号通过水体传播时，会引起光纤折射率的变化，从而改变光信号在光纤中的传播速度和路径。
这种改变会导致光信号部分从发送光纤转移到接收光纤，最终被光电探测器接收到。
接收到的光信号经过信号处理系统的处理，最终得到水声信号的相关信息。
光纤水听器具有很多优点，如高灵敏度、宽频响范围、抗干扰能力强等。
水声换能器研究现状与发展
Journal of Sensor Technology and Application 传感器技术与应用, 2023, 11(2), 194-201 Published Online March 2023 in Hans. https:///journal/jsta https:///10.12677/jsta.2023.112021水声换能器研究现状与发展吴锐锋，王一博，胡童颖，崔廷放广州海洋地质调查局，广东 广州收稿日期：2023年1月3日；录用日期：2023年3月22日；发布日期：2023年3月31日摘要水声换能器在现代海洋军事与海洋资源开发中有着举足轻重的地位。
本文通过阐述水声换能器功能性材料技术、换能器、水听器技术取得的国内外领先成果和应用现状，最后对我国水声换能器的发展动态谈些认识与展望。
关键词水声换能器，水听器技术，发展动态Progress and Development of Underwater Acoustic TransducerRuifeng Wu, Yibo Wang, Tongying Hu, Tingfang CuiGuangzhou Marine Geological Survey, Guangzhou GuangdongReceived: Jan. 3rd , 2023; accepted: Mar. 22nd , 2023; published: Mar. 31st , 2023AbstractUnderwater acoustic transducer plays a pivotal role in modern marine military and marine re-source development. This paper expounds the leading achievements and application status of un-derwater acoustic transducer functional material technology, transducer and hydrophone tech-nology at home and abroad, then give the development trends of underwater acoustic transducer.KeywordsUnderwater Acoustic Transducer, Hydrophone Technology, Development Trends吴锐锋等Copyright © 2023 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言当今世界各国积极发展海洋军事的战略中不难发现，探测安静型、隐形化目标，发展海洋装备从而加强海上防御能力，都是不可或缺的一部分。
光纤水听器原理与应用综述
光纤水听器原理与应用综述光纤水听器（Fiber Optic Hydrophone）是一种利用光纤传感技术来检测和测量水中声波的设备。
它是通过将光纤传感器嵌入水下环境中，借助光纤的特性来检测水中的声波信号并转化为光信号，最后通过光纤传输到接收器进行信号分析和处理。
光纤水听器的原理基于压电效应。
当水中有声波通过时，声波将引起水的压力变化，并通过压电效应对光纤产生变形。
光纤中的压电传感器将压力变化转化为光的强度变化，即声波信号转化为光信号。
这种光信号通过光纤传输到接收器，再经过光电转换器转化为电信号进行分析和处理。
光纤水听器具有多个优点。
首先，光纤水听器具有高灵敏度和宽频率响应范围。
其灵敏度可达到零点几帕斯卡，而频率响应可达到几百兆赫兹，适用于各种声波信号检测和测量。
其次，光纤水听器具有较好的抗干扰能力，由于光纤本身的特性，其信号传输受到外界电磁干扰影响较小。
此外，光纤水听器还具有体积小、重量轻、安装方便等特点。
光纤水听器在海洋学、水声学、海洋资源勘探等领域具有广泛的应用。
首先，在海洋学领域，光纤水听器可用于测量海洋中的声波，监测海洋环境的变化和海洋生物的声音。
可以用于研究海洋动物的迁徙、繁殖和行为，对研究海洋生态系统和保护海洋生物资源具有重要的意义。
其次，在水声学领域，光纤水听器可用于声学通信和水声定位等应用。
光纤水听器可以对水下通信信号进行接收和传输，并可以通过测量音波传播的时间和距离，实现水下目标的定位和追踪。
再次，在海洋资源勘探领域，光纤水听器可用于探测海底石油、天然气等资源的存在，并进行相关的勘探工作。
然而，光纤水听器也存在一些挑战和限制。
首先，光纤水听器目前的灵敏度和频率响应范围仍有一定的局限性，对于低频信号的检测和测量效果有待提高。
其次，光纤水听器在实际应用中需要保持水下环境的稳定和光纤的保护，以确保光纤传感器的正常工作和长期使用。
综上所述，光纤水听器是一种利用光纤传感技术来检测和测量水中声波的设备，具有高灵敏度、宽频率响应等优点。
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。
光纤水听器的原理与应用
光纤水听器的原理与应用一、原理介绍光纤水听器是一种基于光纤技术的水声探测设备，可以通过光纤传输水下声波信号，并将其转化为电信号进行分析和处理。
其原理基于光纤的光机械、电机械特性以及水声传播的特性。
1. 光纤传输原理光纤是由光导纤维组成的，具有非常低的损耗和高的传输带宽。
当光信号通过光纤时，光纤的材料会对光信号进行衰减和散射，但总体上仍能够传输较长距离的信号。
2. 水声传播原理水声传播是指声波在水中的传播过程。
由于水的密度和压缩性较大，声速远远大于空气中的声速。
水中的声波信号可以通过传播介质的变化来传递信息。
3. 光纤水听器的原理光纤水听器利用光纤传输的特点和水下声波传播的特性，将水下声波信号转化为光信号，并通过光纤将其传输到接收端。
在接收端，光信号会再次转化为电信号，以供分析和处理。
二、应用领域光纤水听器在海洋科学研究、水生态环境监测、传感器网络等领域具有广泛的应用价值。
1. 海洋科学研究光纤水听器可以用于海洋动力学、声学海洋学等科学研究领域。
通过光纤水听器，科学家可以实时获取水中的声波信号，进而研究海洋中的生物、地球物理特性等，对海洋环境进行监测与研究。
2. 水生态环境监测光纤水听器可以用于水生态环境监测，对水体中的声波信号进行实时监测和分析。
这对于生物多样性研究、水污染监测、海洋生态保护等方面具有重要意义。
3. 传感器网络光纤水听器可以作为传感器网络的重要组成部分，用于实时监测海洋、湖泊、河流等水域中的声波信号。
通过部署大规模的光纤水听器网络，可以建立实时的水声监测系统，助力相关应用领域的研究和工程应用。
三、光纤水听器的优势相比传统的水声探测设备，光纤水听器具有以下优势：1.高灵敏度：光纤水听器能够捕捉到较低强度的水下声波信号，并将其转化为电信号进行分析。
2.高带宽：光纤传输具有较高的带宽，能够实现高速的数据传输和处理。
3.长距离传输：光纤水听器可以将声波信号长距离地传输到接收端，适用于大范围的水声监测。
压电圆盘弯曲式矢量水听器的设计
中质 点 振 速 、 速 度 或 声 压 梯 度 等 矢 量 信 号 的水 下 加
接 收 器 ， 的 出现 为 更 多 的 获 取 水 下 声 场 信 息 提 供 它 了 可能 ， 助 于水 下 声 应 用 技 术 的 研 究 。 有
图 １ 压 电 圆 盘 弯 曲 式 矢 量 水 昕 器 结 构 示 薏 图
维普资讯
２０ ０ ２年 第 ２ １卷 第 ８期
传感 器技 术 （ａ ｍａ ｏ ａ ｓ ｕｅ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｊ ｕ ｌ ｆ ｎｄ ｃｒ Ｔｒ Ｔｅｈ ｏｏ ） ｇ
２ ３
压 电 圆 盘 弯 曲式 矢 量 水 听 器 的 设 计
陈 洪娟 ，贾志 富
Ｆｉ Ｐｉｚ ｅ ｅ ｔ ｉ ｌｘ ｒ ｌｄｉｋ ｖ ｃ ｏ ｙ ｒ ｐ ｏ ｅ ｇ １ ｅ ｏ ｌｃｒｃｆｅ ｕ ａ－ ｓ ｅ ｔ ｒｈ ｄ ｏ ｈ ｎ
近 年 来 国 内 、 研 制 的 矢 量 水 听 器 按 照 结 构 形 外
式 不 同可 分 为 双 声 压 式 矢 量 水 听 器 、 动 外 壳 型 矢 不 量 水 听器 和 同 振 型 矢 量 ｃ ：Ａ ｉ ｏ ｌ ｔ ｃｆ ｘ ｒ ｌ ｉｋ ｖ ｔ ｒｈ ｄ ｏ ｈ ｎｅｂ ｓ ｄ ｏ ｆ ａ ｉ ａ ｅ ｓｎ ｌｍ ｅ ｔ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒｉ ｉ ｐ ｅ ｅｅ ｒ ｅ ｕ ａ — ｓ ｅ ｏ ｙ ｒ ｐ ｏ ａ ｅ ｎ ｔ ｌｍ ｎ ｒｓ ｎ ｉ ｇ ｅ ｅ ｎ ｓｉ ｔ ｉ ａ ｅ ｚ ｃ ｉ ｌ ｄ ｃ ｉ ｎ ｓ ｎ— ｔｏ ｕ ｅ ｒ ｄ ｃ ｄ．Ｔｈ ｅ ａ ｌｄ ｃ ｎ ｔｕ ｔ ｎ ｌｄ ｓｇ ｔ ｏ ｓ ａ ｄ ｍｅ ｓ ｒ ｅ ｔｒ ｓ ｌ ｆｖ ｔ ｒ ｈ ｄ ｅ ｄ ｔｉ ｏ ｓ ｒ ｃ ｉ ａ ｅ ｉ ｎ ｍｅ ｈ ｄ ｎ ａ ｕ ｅ ｎ ｅ ｕ ｔ ｏ ｅ ｏ ｙ ｍｐ ｏ ｅ ａ ｅ ｇ ｖ ｎ： ｅ ｏ ｍ ｓ ｃ ｈ ｎ ｌ ｉｅ ＇
光纤水听器的研究与设计
光纤水听器的研究与设计作者：梁博来源：《科技资讯》 2015年第3期梁博(厦门大学电子工程学院福建厦门 361000)摘要:随着水听器技术的发展,光纤水听器是基于光纤、光电子技术的一种新型水听器,光纤水听器具有灵敏度高、频带宽、等优点,特别适合在空间受限、易爆等恶劣环境下使用[1-2]。
光纤水听器从基本原理上可分为强度调制型、相位调制型和光纤光栅型。
强度调制型水听器是指通过调制光纤中传输光的强度从而达到测量水下声波信号的目的。
这种类型的光纤水听器在很久以前便受到关注,研究开发较早,主要调制形式有光纤微弯式、光纤绞合式、受抑全内反射式及光纤光栅式等。
关键词:光纤水听器优点研究中图分类号:TN929 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)01(c)-0100-011 光纤水听器的类型:强度调制型水听器相位调制型水听器:相位调制型水听器是指通过调制光纤中传输光的相位从而达到测量水下声波信号的目的,主要包含有Michelson干涉式、Mach-Zehnder干涉式、F-P干涉式、Sagnac干涉式等,也称为干涉式水听器。
由Kent A.Murphy等人提出的基于 F-P结构的光纤传感器具有结构简单,制作小巧等优点而很快受到关注。
FPI光纤水听器正是利用光纤端面和薄膜构成Fabry-Perot(F-P)干涉仪的两个平行平面,当外界待测压力或者声波作用到传感器上时,将会导致薄膜发生形变从而引起F-P腔腔长的变化,通过从传感头返回干涉强度中解调出腔长的变化即可实现对外界声波的测量。
光纤光栅型水听器:光纤光栅水听器是以光栅的谐振耦合波长随外界参量变化而移动为原理。
它不但继承了传统光纤水听器探测灵敏度高、抗干扰抗腐蚀能力强、信号稳定便于全天候实时探测等特点,同时由于采用了FBG作为探头,结构更小巧便于实现传感微型化,具有优良的选频特性及声敏特性,并且可以通过波分复用技术方便地实现多点分布式传感。
Sagnac光纤水听器增敏技术研究
Sagnac光纤水听器增敏技术研究Sagnac光纤水听器增敏技术研究引言随着海洋资源的日益减少以及对海洋生态环境的关注增加，深海资源勘探和海洋环境监测成为了科学研究的焦点。
而在这个过程中，水听器作为一种重要的海洋观测工具，其灵敏度的提高对于深入了解海洋中的生物和地质现象具有重要意义。
本文旨在研究Sagnac光纤水听器技术，探索其在增强水听器灵敏度方面的应用。
1. Sagnac光纤水听器原理Sagnac光纤水听器是一种利用光纤的相位差变化来实现声波信号检测的装置。
其原理基于Sagnac效应，即将光信号分成两部分并反向传播，在光纤的末端重新合并。
当存在声波干扰时，光在光纤中的传播速度会受到影响，从而导致干涉光信号的相位差变化，进而可以通过检测这种相位差变化来获取声波信号。
2. Sagnac光纤水听器的增敏技术研究2.1 光纤材料的选取在Sagnac光纤水听器中，光纤材料的选择对于增强器件的灵敏度起着关键作用。
目前，常用的光纤材料主要包括石英光纤、硅光纤和塑料光纤等。
石英光纤具有优异的光学性能和稳定性，但其传播损耗较大；硅光纤具有较低的传播损耗和较高的光纤耐力，但制备过程复杂且成本高；塑料光纤具有较低的传播损耗和较大的折射率，但其光学性能一般。
因此，在实际应用中，需要根据具体需求综合考虑材料的优缺点。
2.2 光纤结构的设计除了材料的选择，光纤结构的设计也对Sagnac光纤水听器的灵敏度有一定影响。
例如，一些研究者通过改变光纤的直径、长度等参数来调整光纤的传播速度，从而进一步增强灵敏度。
此外，利用光纤的螺旋形分布也可以有效提高光纤水听器的灵敏度。
3. Sagnac光纤水听器在海洋观测中的应用Sagnac光纤水听器由于其高灵敏度和宽频带特性，在海洋观测中具有广泛应用前景。
一方面，Sagnac光纤水听器可以用于监测海洋中的声波信号，如海洋生物的声音、海底地震活动等。
另一方面，Sagnac光纤水听器还可以用于监测海洋中的温度、压力等物理参数变化，为海洋环境的长期观测提供了可行的解决方案。
水听器用高性能弯曲不敏感光纤-长飞光纤光缆股份有限公司
制成，其干涉结构已进入成熟的产品化阶段。 变化，小于临界角，这部分光将穿透界面形
两者基本原理相同，均为首先由光电探测器 成消逝场，造成损耗（如图 1 所示）。此外，
探测传感臂（接受声压信号发生相位波动） 弯曲所导致的折射率变化也会影响光纤的损
和参考臂（密封保护作为参考基底）中光波 耗。
干涉条纹的变化，然后经信号处理器提取声
对光纤水听器而言，其极小的弯曲半径 是导致光纤断裂的主要原因，例如，125μm
图 3 长飞公司 BI1015-B 系列光纤涂覆层和 包层统计数据
资料条款的最终解释权属于长飞公司
在强度上，除了满足 200kpsi 筛选，在抗 拉和抗老化方面也表现良好（如图 4 所示）。 对客户所关心的弯曲半径下的使用寿命，我 们也进行了比较验证（如图 5 所示），所得验 证数据根据行业内默认公式推导得出的使用 寿命结果远超过了客户要求。
图 2 光纤在不同应力下的断裂端面图 （应力从左到右变小）
光纤在低应力下疲劳断裂，存在裂纹扩 展、升速、失稳几个阶段，有明显镜面，镜 面上有显著特征（mirror 区，mist 区和 hackle 区）。断裂原因：a）光纤表面存在较大外部 颗粒或应力突变点；b）预制棒或光纤与外界 摩擦，表面形成微裂纹；c）光纤存放条件不 妥，水分子等腐蚀性物质进入。图 2 显示的 是光纤在外界应力作用下光纤的断裂端面 图。
除宏弯损耗低和机械强度高等优势外， 长飞公司生产的弯曲不敏感光纤也具备良好 的拉锥和研磨性能，并提供配套的水听器件， 如光纤耦合器、隔离器、DWDM、环形器及 法拉第旋镜等。在新技术方面，长飞公司已 成功实现了表面呈压应力和特殊涂层涂覆的 高强度弯曲不敏感光纤的研制开发与产业 化，并且该光纤易于成缆，为光纤水听器系 统的整体可靠性提供了有力保障，为中国海 洋事业做出新的贡献！
光纤水听器性能优化研究的开题报告
光纤水听器性能优化研究的开题报告一、研究背景及意义光纤水听器是一种用于水声通信、声呐探测等应用的敏感传感器，目前被广泛应用于海洋工程、军事领域、海洋科学研究等领域。
然而，由于水的物理特性、光纤材料的特性等因素，光纤水听器在实际应用中需要面临许多挑战，如信号传输质量差、灵敏度低等问题，这些问题对光纤水听器的应用造成了很大的限制。
因此，对光纤水听器的性能进行优化研究具有重要的理论和应用价值。
通过研究光纤水听器的物理、化学、光学等特性，探索其性能提升的方法和途径，为光纤水听器的进一步应用提供技术支持和推动。
二、研究内容及方法本研究主要针对现有光纤水听器普遍存在的信号传输质量差和灵敏度低等问题，研究其性能优化的方法和途径，具体包括以下内容：1. 光纤水听器信号传输性能的优化研究。
通过对光纤水听器信号传输过程中光、声等物理特性的研究，探讨优化光学通路和声学通路的方法，提高信号传输的质量和效率。
2. 光纤水听器灵敏度的提升研究。
通过探索光纤材料的特性、光纤水听器的结构优化、信号处理等方法，提高光纤水听器的灵敏度，增强其检测能力和应用范围。
3. 光纤水听器可靠性的提升研究。
通过光纤水听器结构材料的优化和加工工艺的改进，增强光纤水听器的耐用性和稳定性，减少故障率，提高其可靠性和使用寿命。
本研究将从理论研究和实验研究两个方面进行，包括基础理论研究、模拟仿真、光学实验、声学实验、实际应用测试等方法的应用。
三、研究目标及预期成果本研究的主要目标是通过对光纤水听器性能优化的研究，提高其在水声通信、声呐探测等应用领域的实际效果，具体实现以下目标：1. 对光纤水听器信号传输质量的优化，实现信号传输的高质量和高效率。
2. 提升光纤水听器的灵敏度，增强其检测能力和应用范围。
3. 提高光纤水听器的可靠性和稳定性，并减少故障率。
预期成果包括科研论文、技术报告、专利申请等。
光纤椭球面弯张水听器
光纤椭球面弯张水听器
高学民
【期刊名称】《文献快报：纤维光学与电线电缆》
【年(卷),期】1990(000)011
【总页数】7页(P10-16)
【作者】高学民
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TB565.1
【相关文献】
1.基于光纤细化网格的光纤水听器有限元建模方法 [J], 刘瑞;张自丽;葛辉良
2.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 [J], 王科研;孟洲
3.光纤水听器系统光纤传输噪声的自适应消除 [J], 曹春燕;吴艳群;熊水东;胡永明
4.光纤椭球面弯张水听器（续） [J], 高学民
5.压电水听器线阵与DFB光纤水听器线阵的分析 [J], 杨光;张祥;李淑秋;张文涛;张发祥;李芳
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光纤水听器的原理与应用
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33 卷 ( 2004 年) 7 期
前沿进展
该领域仍处于领先地位. 2000 年, 美国利通资源 勘 探仪器公司研制成功 96 基元全光光纤水听器系统, 应用于海洋、陆地石油、天然气勘探. 2001 年, 美 国 海军与利通公司签订基于光纤水听器的远程供电全 光固定分布式系统( RP F DS C) 开发合同. 光纤水听 器已经由实验室走向应用.
Principle and applications of the fiber optic hydrophone
ZHANG Ren He1,
NI M ing2
( 1 State K ey L aboratory of A coustics, I nstitute of A coustics, Chinese A cademy of Sciences, Beij ing 100080, China )
( 3) 抗电磁干扰与信号串扰能力强. 全光光纤 水听器信号传感与传输均以光为载体, 几百兆赫以 下的电磁干扰影响非常小, 各通道信号串扰也十分 小.
( 4) 适于远距离传输与组阵. 光纤传输损耗小, 适于远距离传输. 光纤水听器采用频分、波分及时分 等技术进行多路复用, 适于水下阵列的大规模组阵.
( 1) 低噪声特性. 光纤水听器采用光学原理构 成, 灵敏度高, 由于其自噪声低的特性决定了其可检 测的最小信号比传统压电水听器要高 2 # 3 个数量 级, 这使弱信号探测成为可能.
( 2) 动态范围大. 压电水听器的动态范围一般 在 80 # 90dB, 而 光 纤 水 听 器 的 动 态 范 围 可 以 到 120 # 140dB.
光纤的弯曲及浸没溶液折射率对光纤输出功率的影响
光纤的弯曲及浸没溶液折射率对光纤输出功率的影响姚逸云 马思娟 张志华1 于婷婷 方 恺 赫 丽（同济大学物理科学与工程学院近代物理实验室，上海 200092）摘 要 光纤传输在通讯领域的运用很大程度地节约了成本，但受到弯曲部分的影响, 每经过一个弯曲处光信号就会损耗一部分，因而信号传输距离及弯曲程度决定了光信号的接收灵敏度。
在光纤弯曲中，弯曲半径越大损耗就越小，波长不同受到的损耗也不相同，探究影响光纤弯曲损耗的因素也就具有很重要的现实意义。
同时光纤包覆层的折射率对光纤传输也会产生影响，为了简化我们将光纤浸没在不同溶液中，以溶液等效包覆层，研究浸没溶液对光纤折射率的影响。
本文通过实验探究，验证了光纤曲率半径及弯曲传输距离影响弯曲损耗，光纤输出功率与浸没溶液折射率成正比。
可以提供一种很好的测量液体折射率的方法。
关键词 单模光纤；弯曲损耗；曲率半径；溶液折射率；输出功率随着经济的不断发展人们对信号传输的要求越来越高，光纤的使用在一定程度上缓解了这个问题，而在传输过程中影响传输稳定性、可靠性和传输距离的光纤损耗也成为大家关注的问题。
光纤传输在通讯领域的运用很大程度地节约了成本，但受到弯曲部分的影响，每经过一个弯曲处光信号就会损耗一部分，因而信号传输距离及弯曲程度决定了光信号的接收灵敏度。
与传统的传导模式相比光纤的抗电磁干扰能力和传输损耗能力都相对较好, 而在实际传输介质中, 光纤由于受到其他因素的影响会产生弯曲，从而导致光信号的传输路径发生改变，这就是我们通常所说的光纤弯曲损耗，光纤弯曲损耗属于一种物理现象。
随着接入网光缆的布放和FTTH 的迅速发展，室内和机房狭小的弯曲半径和存储空间，使得对光纤弯曲损耗的要求越来越高[1,2]。
在光纤弯曲中弯曲半径与损耗成正比，弯曲半径越大损耗就越小，波长不同受到的损耗也不相同，探究影响光纤弯曲损耗的因素也就具有很重要的现实意义。
同时光纤包覆层的折射率对光纤传输也会产生影响，为了简化我们将光纤浸没在不同溶液中，以溶液等效包覆层，研究光纤浸没溶液对折射率的影响。
光纤水听器工作原理
光纤水听器工作原理
嘿，朋友们！今天咱来聊聊光纤水听器的工作原理，这可真是个神奇的玩意儿啊！
你看啊，这光纤水听器就像是一个超级敏锐的小耳朵，专门在水下倾听各种声音呢。
它的核心就是那细细的光纤啦。
就好像我们的耳朵里有各种精巧的结构来接收声音一样，光纤水听器里的光纤也有着特别的本事。
想象一下，当水下有声音产生的时候，就像是水面泛起了一圈圈的涟漪。
这些声音的波动会让光纤发生微小的变化，就好像我们轻轻拨动一根琴弦一样。
光纤会把这些微小的变化准确地捕捉到，然后通过一系列复杂的过程，把声音的信息传递出来。
这多厉害呀！它能听到我们人耳听不到的声音，还能那么精准地捕捉到。
而且它还特别耐用，不像我们的耳朵那么容易受伤。
你说它是不是很牛？
光纤水听器就像是水下的音乐大师，能分辨出各种不同的声音旋律。
不管是鱼儿游动的声音，还是轮船航行的声音，它都能分得清清楚楚。
它在水下默默地工作着，为我们人类提供着各种重要的信息。
它也像是一个水下的情报员呢，随时向我们汇报水下的情况。
在海洋探索中，它可是立下了汗马功劳。
帮助我们了解海洋的奥秘，探索那些未知的领域。
真的很难想象，如果没有光纤水听器，我们对水下世界的了解会少多少啊！它让我们能更深入地了解海洋，就像给我们打开了一扇通往水下神秘世界的大门。
所以说啊，光纤水听器真的是个了不起的发明！它让我们能更好地探索水下世界，为我们的生活和科学研究都带来了巨大的帮助。
难道不是吗？。
一种曲伸式 DFB 光纤激光水听器探头的研究
一种曲伸式 DFB 光纤激光水听器探头的研究谭波;黄俊斌;顾宏灿;李日忠;何琳【期刊名称】《海军工程大学学报》【年(卷),期】2008(020)004【摘要】为了提高 DFB(分布反馈式)光纤激光水听器的声压灵敏度,改善其动态特性,设计了一种曲伸式DFB 光纤激光水听器探头结构.该结构在保持激光器原有优点的同时,通过增大声压作用面积并将压力转化为对激光腔的轴向应变,有效地实现了声压增敏,同时通过机械结构改善了水听器的动态特性.利用有限元软件 ANSYS 对该结构进行了优化设计,加工制作了备构件并对 DFB 光纤激光器进行了封装,制作出长度约80 mm、直径仅6 mm的水听器原型样品并进行了实验研究.实验结果表明,采取该种形式的结构对 DFB光纤激光器进行封装后,探头的声压灵敏度提高了约17.5 dB,在500～1 500 Hz频率范围内具有较平坦的灵敏度响应.【总页数】6页(P91-96)【作者】谭波;黄俊斌;顾宏灿;李日忠;何琳【作者单位】海军工程大学,兵器工程系,武汉,430033;海军工程大学,振动与噪声研究所,武汉,430033;海军工程大学,兵器工程系,武汉,430033;海军工程大学,兵器工程系,武汉,430033;海军工程大学,兵器工程系,武汉,430033;海军工程大学,振动与噪声研究所,武汉,430033【正文语种】中文【中图分类】TB565.2【相关文献】1.分布反馈式光纤激光水听器阵列研究进展 [J], 毛欣;黄俊斌;顾宏灿;孙洋2.基于双膜片结构的DFB光纤激光水听器研究 [J], 宋春生;尚二伟;黄俊斌;张家祥;张梦诚3.夹层式光纤激光水听器探头优化设计 [J], 谭波;严平;黄俊斌4.一种耐静压分布反馈式光纤激光水听器探头设计 [J], 陆祈祯; 黄俊斌; 顾宏灿; 汪云云5.分布反馈式光纤激光水听器拖曳线列阵实验研究 [J], 唐波;黄俊斌;顾宏灿;毛欣因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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。