[發(fā)明專利]自測(cè)外差干涉式光纖水聽(tīng)器硬件電路及其穩(wěn)定性測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810073951.X
• 申請(qǐng)日: 2018-01-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108332840B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郝良彬;張海巖;王學(xué)鋒;鄭百超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號(hào): G01H9/00
• 分類號(hào): G01H9/00;G01R31/28
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 胡健男

一種自測(cè)外差干涉式光纖水聽(tīng)器硬件電路及其穩(wěn)定性測(cè)試的方法，對(duì)聲光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)源輸出的正弦信號(hào)進(jìn)行數(shù)字采集，并與高速數(shù)字處理器內(nèi)產(chǎn)生的本振信號(hào)進(jìn)行混頻，并經(jīng)低通濾波和頻譜分析，比較頻率偏差的有效范圍，進(jìn)而判斷外差干涉式光纖水聽(tīng)器硬件電路的穩(wěn)定性。這種直接終端測(cè)量驗(yàn)證的方法，測(cè)量精度高，簡(jiǎn)單，快捷，省時(shí)省力；不改動(dòng)干涉型光纖水聽(tīng)器系統(tǒng)已有結(jié)構(gòu)，有效避免聲光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)源和數(shù)字電路解調(diào)處理部分引入新的干擾信號(hào)；測(cè)試方法無(wú)需在水中收放干涉型光纖水聽(tīng)器系統(tǒng)的陣?yán)|部分，避免對(duì)陣?yán)|造成損壞，有效提高試驗(yàn)效率；采用數(shù)字電路進(jìn)行信號(hào)解調(diào)處理，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)性好，可移植性好，現(xiàn)場(chǎng)編程能力強(qiáng)，便于及時(shí)編程測(cè)試。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖水聽(tīng)器領(lǐng)域，具體涉及一種自測(cè)外差干涉式光纖水聽(tīng)器硬件電路及其穩(wěn)定性測(cè)試的方法。

背景技術(shù)

隨著潛艇制造技術(shù)的日益提升，尤其以美國(guó)和俄羅斯先進(jìn)潛艇為代表，其在水下運(yùn)行時(shí)的噪聲不斷降低，探測(cè)難度逐漸增大，這對(duì)反潛作戰(zhàn)帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的壓電水聽(tīng)器由于靈敏度較低、動(dòng)態(tài)范圍較小等缺點(diǎn)已無(wú)法滿足水下反潛的實(shí)戰(zhàn)需要，以光纖傳感為基礎(chǔ)的干涉型光纖水聽(tīng)器以其突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)受到國(guó)內(nèi)外海軍科研機(jī)構(gòu)的青睞，并得到廣泛應(yīng)用。干涉型光纖水聽(tīng)器的突出優(yōu)點(diǎn)包括：聲壓靈敏度高，動(dòng)態(tài)范圍大，不受電磁干擾，響應(yīng)頻帶寬等。

信號(hào)檢測(cè)技術(shù)是干涉型光纖水聽(tīng)器的關(guān)鍵技術(shù)之一，主要包括零差解調(diào)法和外差解調(diào)法。在零差解調(diào)法中，外界環(huán)境擾動(dòng)等因素引起的初相位隨機(jī)漂移會(huì)導(dǎo)致信號(hào)衰落，因此，通常選用外差解調(diào)法進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)。外差解調(diào)法優(yōu)點(diǎn)是利用光頻外差產(chǎn)生相對(duì)較高的頻率調(diào)制，有效克服環(huán)境擾動(dòng)的影響，同時(shí)還具有信號(hào)帶寬大、易于構(gòu)成多基元時(shí)分復(fù)用等特點(diǎn)。常用的硬件電路主要包括聲光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)源以及數(shù)字電路處理部分。

在外差解調(diào)法中，通常采用聲光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)聲光調(diào)制器對(duì)光路進(jìn)行移頻，以便產(chǎn)生光頻外差。在光纖水聽(tīng)器的應(yīng)用、施工或試驗(yàn)場(chǎng)所，環(huán)境通常比較惡劣，外界環(huán)境(如溫度變化、振動(dòng)、沖擊等)可能會(huì)引起聲光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)源的輸出信號(hào)頻率發(fā)生變化，同時(shí)輸出信號(hào)頻率的穩(wěn)定度會(huì)影響聲光調(diào)制器移頻的準(zhǔn)確度。

采用外差解調(diào)法對(duì)干涉型光纖水聽(tīng)器系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)解調(diào)，通常采用數(shù)字電路解調(diào)處理，同樣如上所述，在惡劣外界環(huán)境影響下，數(shù)字電路的工作穩(wěn)定性可能會(huì)發(fā)生變化，如晶振輸出頻率不穩(wěn)定等，并進(jìn)一步引起數(shù)字電路的工作時(shí)鐘或時(shí)序發(fā)生變化，產(chǎn)生時(shí)序競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致數(shù)字電路解調(diào)結(jié)果不準(zhǔn)確，同時(shí)測(cè)試方法繁瑣，所用時(shí)間長(zhǎng)，尤其在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)間有限的條件下，大大降低了測(cè)試效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題為：克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種自測(cè)外差干涉式光纖水聽(tīng)器硬件電路及其穩(wěn)定性的方法，在不改變現(xiàn)有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)條件下，使得測(cè)試方法簡(jiǎn)單、快捷；同時(shí)可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)編程，有效提高測(cè)試效率。

本發(fā)明解決的技術(shù)方案為：一種自測(cè)外差干涉式光纖水聽(tīng)器硬件電路，其特征在于包括：聲光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)源(1)、A/D轉(zhuǎn)換模塊(2)和信號(hào)處理模塊(3)；其中，

聲光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)源(1)輸出的連續(xù)模擬信號(hào)經(jīng)SMA接口屏蔽線進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換模塊(2)的輸入端，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號(hào)由輸出端進(jìn)入信號(hào)處理模塊(3)；信號(hào)處理模塊(3)采用信號(hào)分析處理方法，得到信號(hào)頻譜特性。

還包括顯示模塊(4)；顯示模塊(4)與所述信號(hào)處理模塊(3)相連接；信號(hào)處理模塊(3)得到的信號(hào)頻譜特性送至顯示模塊(4)進(jìn)行顯示。

一種自測(cè)外差干涉式光纖水聽(tīng)器硬件電路穩(wěn)定性測(cè)試的方法，步驟如下：

(1)聲光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)源(1)產(chǎn)生一個(gè)正弦波信號(hào)；

(2)將步驟(1)的正弦波信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊(2)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號(hào)，送至信號(hào)處理模塊(3)；

(3)信號(hào)處理模塊(3)接收步驟(2)的數(shù)字信號(hào)，對(duì)數(shù)字信號(hào)采用信號(hào)分析處理方法，得到信號(hào)頻譜特性；