一种基于激光多普勒测振的数字水听器及测振方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113776642A(43)申请公布日2021.12.10(21)申请号202110974876.6(22)申请日2021.08.24(71)申请人挚感（苏州）光子科技有限公司地址215200江苏省苏州市吴江区江陵街道长安路2358号吴江科技创业园1号楼7层(72)发明人陆海丰朱中华吴雷陈伟(74)专利代理机构常州佰业腾飞专利代理事务所(普通合伙)32231代理人刘松(51)Int.Cl.G01H9/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种基于激光多普勒测振的数字水听器及测振方法(57)摘要本发明公开了一种基于激光多普勒测振的数字水听器及测振方法，其技术方案要点是：包括外壳、隔音层、空气仓、振膜、镜头、光波导芯片、激光器、光电转换模块、处理芯片组成：所述外壳、所述空气仓和所述振膜组成声波探头；所述镜头起准直作用，从光波导将探测光引出并平行出射到所述振膜上；所述光波导芯片上集成了探测干涉仪，在厘米级大小的所述光波导芯片内实现多路分光/分波、合光/合波和相位控制功能；所述光电转换模块将干涉后光学信号转换为电信号供后续采集、处理、分析使用；所述处理芯片上集成有采集单元、处理单元、分析单元、控制单元和通讯单元；基于激光多普勒测振的数字水听器具有噪声小、灵敏度高的优点。CN113776642ACN113776642A权利要求书1/1页1.一种基于激光多普勒测振的数字水听器，其特征在于：包括外壳、隔音层、空气仓、振膜、镜头、光波导芯片、激光器、光电转换模块、处理芯片组成：所述外壳、所述空气仓和所述振膜组成声波探头；所述镜头起准直作用，从光波导将探测光引出并平行出射到所述振膜上；所述光波导芯片上集成了探测干涉仪，在厘米级大小的所述光波导芯片内实现多路分光/分波、合光/合波和相位控制功能；所述光电转换模块将干涉后光学信号转换为电信号供后续采集、处理、分析使用；所述处理芯片上集成有采集单元、处理单元、分析单元、控制单元和通讯单元。2.根据权利要求1所述的一种基于激光多普勒测振的数字水听器，其特征在于：所述激光器为普通线宽激光器。3.根据权利要求1所述的一种基于激光多普勒测振的数字水听器，其特征在于：所述保护壳为金属材质，所述保护壳的外表附着有机防腐材料。4.根据权利要求1所述的一种基于激光多普勒测振的数字水听器，其特征在于：所述振膜为声敏材料。5.根据权利要求1所述的一种基于激光多普勒测振的数字水听器，其特征在于：所述外壳整体为圆柱胶囊结构。6.根据权利要求1所述的一种基于激光多普勒测振的数字水听器，其特征在于：所述激光器发出探测光路和参考光路，所述探测光路和所述参考光路经过光电转换模块后连接至所述采集单元，所述采集单元连接有所述处理单元，所述处理单元连接有音频输出，所述探测光路连接有准直镜头，所述准直镜头连接有振动探头。7.一种基于激光多普勒测振的数字水听器的测振方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、激光器出射激光，分束到探测光路和参考光路；S2、探测光束经准直镜头平行出射到弹性振膜上，探测光束经过弹性振膜散射原路返回到光波导芯片上；S3、外界声波传导到弹性振膜上，振动信息被散射光束所携带，最后在光波导芯片上进行干涉，干涉后入射到光电转换模块上，转换为电信号；S4、通过专用芯片的采集单元采集并处理分析，通过一系列算法解析出声波信号，最后变成数字信号通过信号线传出。2CN113776642A说明书1/4页一种基于激光多普勒测振的数字水听器及测振方法技术领域[0001]本发明涉及水深探测领域，特别涉及一种基于激光多普勒测振的数字水听器及测振方法。背景技术[0002]声纳设备则是海上军事领域的“顺风耳”，能够在远距离侦听到潜艇、舰船等发出的声音。但是随着水声对抗与反对抗技术的发展，特别是安静型潜艇的出现，其噪声频率降低到了百赫兹左右，噪声水平甚至低于海洋背景噪声，传统的压电水听器就显得颇为力不从心。[0003]近年来，随着光纤传感技术的发展，光纤水听器作为一种新型水声探测器件，其灵敏度可以到达‑140dBrad/μPa(2021年文献‘DistributedopticalfiberhydrophonebasedonΦ‑OTDRanditsfieldtest’相移灵敏度‑146dBrad/μPa与2009年‘带空气腔芯轴型光纤水听器特性研究’相移灵敏度‑153dBrad/μPa差别不大)，能够实现上百公里的远距离信号传输，这些技术优点使得光纤水听器发展迅速。但光纤水听器因为偏振衰落等原因噪声偏大(高相干度激光器输出的偏振光经过长距离单模光纤传输、低双折射率光路和光纤干涉仪中由于光纤微弯、扭曲、环境变化等影响使偏振态随机变化，这使得光纤水听器