[實用新型]激光干涉式水聽器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020613680.1
• 申請日: 2010-11-09
• 公開（公告）號: CN201859009U
• 公開（公告）日: 2011-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李磊;惠超;臧鶴超;張照文;牟華;周忠海;張濤;呂成興;劉軍禮;程廣欣;趙娜
• 申請（專利權(quán)）人: 山東省科學(xué)院海洋儀器儀表研究所
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 青島聯(lián)智專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 37101
• 代理人: 邵新華

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于水聽器技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種基于激光干涉原理的水聽器。

背景技術(shù)

水聽器是用于把水下的聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號的換能裝置。水聽器可以檢測潛艇、魚類等目標(biāo)所輻射的噪聲，也可以直接檢測聲源，比如裝載在魚體上的小型聲源、聲信標(biāo)、爆炸聲等，并實施定向跟蹤。

目前的水聽器一般由接收換能器、接收機(jī)和終端裝置等主要部分組成。其中，接收換能器用于采集水下聲信號，并將聲信號變換為電信號傳輸至接收機(jī)進(jìn)行放大處理，而后傳送至終端裝置，通過終端裝置顯示、存儲被測信號，以提供給監(jiān)測人員進(jìn)行分析。

傳統(tǒng)的水聽器采用壓電陶瓷作為傳感器件，利用材料的逆壓電效應(yīng)來實現(xiàn)從聲信號到電信號的轉(zhuǎn)換。即當(dāng)壓電陶瓷材料受到外力作用而產(chǎn)生機(jī)械變形時，材料表面會產(chǎn)生電荷，電場發(fā)生變化，通過電路進(jìn)行處理得到測量信號。但是這種方式受材料性能的限制，形變量與產(chǎn)生的電場存在明顯的非線性，信號處理較為復(fù)雜；且材料受溫度等因素影響大，精度較低。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種基于激光干涉原理的水聽器，以提高水下聲信號的檢測精度。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種激光干涉式水聽器，包括基于邁克爾遜干涉原理的光路系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及為所述光路系統(tǒng)和控制系統(tǒng)提供工作電源的供電系統(tǒng)；在所述光路系統(tǒng)中包括激光器、半透射半反射的分光鏡、平面反射鏡和振動片；其中，所述平面反射鏡和激光器分設(shè)在分光鏡的上下兩側(cè)，所述振動片豎直設(shè)置，且在其朝向分光鏡的內(nèi)表面上鍍有一層反射膜，振動片的外表面貼附有壓電復(fù)合材料；在所述控制系統(tǒng)中包含有用于接收通過所述分光鏡反射和透射出的兩束光線的光電二極管以及用于接收所述壓電復(fù)合材料輸出電流的電荷放大電路，通過所述光電二極管和電荷放大電路輸出的電信號傳送至控制器，通過控制器計算被測聲信號的振幅。

為了便于干涉圖樣的采集，在所述激光器與分光鏡之間設(shè)置有一擴(kuò)束器，通過所述擴(kuò)束器對激光器發(fā)出的光束的直徑進(jìn)行擴(kuò)大。

優(yōu)選的，所述激光器優(yōu)選采用激光二極管、以降低系統(tǒng)成本。

進(jìn)一步的，在所述控制器中包括A/D轉(zhuǎn)換器和CPU，所述電荷放大電路輸出的電流信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器變換為數(shù)字信號后傳輸至所述的CPU；所述光電二極管連接所述的CPU或者通過A/D轉(zhuǎn)換器連接所述的CPU。

又進(jìn)一步的，在所述水聽器中還設(shè)置有通信系統(tǒng)，連接所述的控制器，將控制器計算生成的被測聲信號的振幅傳送給終端裝置進(jìn)行顯示和存儲。

再進(jìn)一步的，所述光路系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、供電系統(tǒng)和通信系統(tǒng)設(shè)置于一殼體中，所述殼體的左端或者右端開口，所述振動片安裝于所述開口處，進(jìn)而與所述殼體形成一個密閉的腔室，且所述振動片的內(nèi)表面朝向腔室內(nèi)。

更進(jìn)一步的，所述殼體呈橫向放置的圓筒狀；所述振動片為圓形的不銹鋼板；所述反射膜優(yōu)選鍍膜在振動片內(nèi)表面的中心位置。

優(yōu)選的，貼附在所述振動片外表面的壓電復(fù)合材料呈條形，且平行排列設(shè)置有多條；或者可以將其設(shè)計成環(huán)形，且圓心與振動片的圓心重合。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點和積極效果是：本實用新型的水聽器利用邁克爾遜干涉原理，仿照邁克爾遜干涉儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計方式進(jìn)行水聽器中光路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過振動片感應(yīng)被檢測聲源的振動，進(jìn)而使作為測量臂的光束長度發(fā)生變化，由此來改變通過分光鏡反射和透射出的兩束光線所形成的干涉條紋，進(jìn)而通過檢測干涉條紋的變化間接地計算出被檢測聲源的振幅。由此設(shè)計的水聽器具有精度高、續(xù)航時間長、造價低等顯著優(yōu)點，可以廣泛應(yīng)用于石油勘探、海洋調(diào)查等領(lǐng)域。

結(jié)合附圖閱讀本實用新型實施方式的詳細(xì)描述后，本實用新型的其他特點和優(yōu)點將變得更加清楚。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有邁克爾遜干涉儀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是中心為亮斑的干涉條紋圖樣；

圖3是中心為暗斑的干涉條紋圖樣；

圖4是本實用新型所提出的激光干涉式水聽器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4中光路系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的組建結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。

本實用新型的水聽器基于邁克爾遜干涉原理設(shè)計而成，下面首先對邁克爾遜干涉原理進(jìn)行簡要介紹。