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干涉仪光纤水听器技术简述
时间:2020-04-07   发布:杭州迈煌科技   阅读:500

       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、管道泄漏监测、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探测手段。

一、技术原理:干涉仪光纤水听器是利用光纤技术探测水下声波的器件,不同于压电陶瓷水听器,光纤水听器以光纤和光电子技术为基础,在传感器结构、阵列结构、性能方面有较大不同。按原理可分为干涉型、强度型、光栅型等。其中干涉型光纤水听器技术较为成熟,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。

二、技术特点:

(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zui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)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。

(3)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。

(4)信号传感与传输一体化,提升系统可靠性。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设备,水下无电子设备。另外,光纤对水密性要求低,耐高温、抗腐蚀,这些都将大大提升系统的可靠性。

(5)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。

(6)工程应用条件低。采用全光光纤水听器的声纳系统,探测缆及传输缆皆为光缆,重量轻体积小,系统容易收放,使过去无法实现的方案成为可能,特别对拖曳阵列,由于工程应用条件的降低而使许多问题简单化。

三、技术运用:干涉型光纤水听器技术广泛运用于水下安防、周界安防、石油勘探和智慧管线等场合。其中智慧管线的项目中我们有成熟运用的是光纤水听器管道泄漏监测系统,在长输管道中每隔 500m~1km 左右布置一个光纤水听器,通过光缆将水听器串接并传输信号,当两声波传感器之间发生因泄露引起声波或振动时相邻水听器探测到该信号并对其进行识别与定位。该系统可在管道发生泄漏时,根据水流对管道壁的冲刷引起泄漏点发出振动和声波来监测渗漏和爆管预警,全天候监视管道运行,确保安全。设备由光纤水听器传感设备、水声侦听监测主机、传感设备及综合智能分析平台等组成。

光纤水听器管道泄漏监测系统.jpg

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