[發明專利]一種基于聲光效應的水下單波束回波精密探測方法及系統

在審

• 申請號: 201810166705.9
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108490422A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 翟京生;薛彬;陳陽;張凱
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01S7/539
• 分類號: G01S7/539;G01S15/89
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李林娟

1.一種基于聲光效應的水下單波束回波精密探測方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

構建依次由光發射器、準直透鏡、超聲換能器、光闌、凸透鏡和光電接收器組成的單波束回波光學探測裝置；

設置光發射器工作在穩強模式，將光發射器的輸出光線進行準直，激光穿過超聲回波作用區域；

出射口放置小孔光闌，僅讓中心直射光通過；選擇焦距合適的凸透鏡，調節凸透鏡的位置使得透鏡中心與光線中心在同一條直線上；

將光電接收器置于凸透鏡的焦點位置；記錄光電接收器的信號波形；根據光電信號波形反演聲場信息，即保證入射光I不變，通過探測出射零級光強I₀發生的變化即可以得到光線作用區域聲場的頻率、強度和相位等信息。

2.根據權利要求1所述的一種基于聲光效應的水下單波束回波精密探測方法，其特征在于，

所述光發射器為光波長為633nm的He-Ne激光器，其發出一束功率為1.3mW，波長為633nm的紅光，經過放大倍數為2X的準直透鏡后，光束直徑變為3mm，穿過超聲回波作用區域。

3.根據權利要求1所述的一種基于聲光效應的水下單波束回波精密探測方法，其特征在于，所述探測方法還包括：

超聲回波場設置在一個透明水箱中，在水箱邊上與激光束高度相同位置放置一個頻率為1MHz超聲換能器；

超聲換能器發出1MHz的超聲脈沖，脈沖寬度為50us，脈沖間隔為1ms，脈沖聲場傳輸方向與激光光束垂直，超聲脈沖到達水箱壁后會發生聲反射，聲回波返回時經過激光束區域。

4.根據權利要求1所述的一種基于聲光效應的水下單波束回波精密探測方法，其特征在于，所述出射口放置小孔光闌，僅讓中心直射光通過具體為：

在激光出射位置放置一個小孔直徑為0.5mm的小孔光闌，其軸心與光束中心對齊，從而僅允許中間零級光通過，濾掉其他方向衍射光，降低其對零級光探測的干擾。

5.一種單波束的回波探測系統，其特征在于，所述回波探測系統用于實施權利要求1-4中任一權利要求所述的回波探測方法，

所述回波探測裝置包括：光發射裝置、光接收裝置以及單波束聲發射換能器裝置，

所述單波束聲發射換能器裝置向海底發射聲波，光發射裝置發出一束激光，光接收裝置實時接收激光強度信號，當單波束聲回波到達光束區域時便會發生聲光效應，使激光光強發生改變，根據激光光強的變化便能夠精細化反演聲回波的時間、強度信息。

6.根據權利要求5所述的一種單波束的回波探測系統，其特征在于，

所述單波束聲發射換能器裝置包括：產生脈沖信號的信號發生器、放大信號的功率放大器和超聲探頭。

7.根據權利要求5所述的一種單波束的回波探測系統，其特征在于，

所述光發射裝置，用于利用固定裝置將內部的光發射器和準直透鏡固定在相應位置以形成能夠發出強度穩定、大功率的激光束。

8.根據權利要求5所述的一種單波束的回波探測系統，其特征在于，

所述光接收裝置包括：限制光斑接收的光闌、具有會聚作用的凸透鏡和將光波信號轉換為數字信號的光電接收器；

所述光闌、凸透鏡、以及光電接收器均被固定裝置固定在同一水平高度上。