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干涉型光纖水聽器技術(shù)

時間:2023/2/17閱讀:1253
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  一、技術(shù)原理:
 
  干涉型光纖水聽器是利用光纖技術(shù)探測水下聲波的器件,不同于壓電陶瓷水聽器,光纖水聽器以光纖和光電子技術(shù)為基礎(chǔ),在傳 感器結(jié)構(gòu)、陣列結(jié)構(gòu)、性能方面有較大不同。按原理可分為干涉型、強度型、光柵型等。
 
  其中干涉型光纖水聽器技術(shù)最為成熟,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)成光纖干涉儀的傳感臂,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,或者接受聲波調(diào)制與傳感臂的調(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,干涉的光信號經(jīng)光電探測器轉(zhuǎn)換為電信號,由信號處理就可以獲取聲波的信息。
 
  二、技術(shù)特點:
 
  (1)低噪聲特性。光纖水聽器采用光學原理構(gòu)成,靈敏度高,由于其自噪聲低的特性決定了其可檢測的最小信號比傳統(tǒng)壓電水聽器要高2-3個數(shù)量級,這使弱信號探測成為可能。
 
  (2)抗電磁干擾與信號串擾能力強。全光光纖水聽器信號傳感與傳輸均以光為載體,幾百兆赫以下的電磁干擾影響非常小,各通道信號串擾也十分小。
 
  (3)動態(tài)范圍大。壓電水聽器的動態(tài)范圍一般在80-90dB,而光纖水聽器的動態(tài)范圍可以到120-140dB。
 
  (4)信號傳感與傳輸一體化,提高系統(tǒng)可靠性。激光由光源發(fā)出,經(jīng)光纖傳輸至光纖水聽器,并在拾取聲信號后再經(jīng)光纖傳回到岸上或船上的信號處理設(shè)備,水下無電子設(shè)備。另外,光纖對水密性要求低,耐高溫、抗腐蝕,這些都將大大提高系統(tǒng)的可靠性。
 
  (5)適于遠距離傳輸與組陣。光纖傳輸損耗小,適于遠距離傳輸。光纖水聽器采用頻分、波分及時分等技術(shù)進行多路復(fù)用,適于水下陣列的大規(guī)模組陣。
 
  (6)工程應(yīng)用條件低。采用全光光纖水聽器的聲納系統(tǒng),探測纜及傳輸纜皆為光纜,重量輕體積小,系統(tǒng)容易收放,使過去無法實現(xiàn)的方案成為可能,特別對拖曳陣列,由于工程應(yīng)用條件的降低而使許多問題簡單化。
 
  三、技術(shù)運用:
 
  干涉型光纖水聽器技術(shù)廣泛運用于水下安防、周界安防、石油勘探和智慧管線等場合。其中智慧管線的項目中我們有成熟運用的是光纖水聽器管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng),該系統(tǒng)可在管道發(fā)生泄漏時,根據(jù)水流對管道壁的沖刷引起泄漏點發(fā)出振動和聲波來監(jiān)測滲漏和爆管預(yù)警,全天候監(jiān)視管道運行,確保安全。設(shè)備由光纖水聽器傳感設(shè)備、水聲偵聽監(jiān)測主機、傳感設(shè)備及綜合智能分析平臺等組成。
 
光纖水聽器管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng).jpg

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