[發(fā)明專利]一種激光水下聲紋光纖探測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811543015.7
• 申請(qǐng)日: 2018-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN109632073B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂植勇;趙舒悅;崔帥杰;方清平;馬季;王宇;張松松;任芳雨;陳睿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01H9/00
• 分類號(hào): G01H9/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王丹

1.一種激光水下聲紋光纖探測(cè)方法，其特征在于，該方法通過以下部件實(shí)現(xiàn)：激光發(fā)射器(1)、分光器(2)、偏光片(6)、光纖聚焦鏡頭(7)、功分器(8)、光程差光纖(9)、激光光纖耦合器(10)和光電鑒相器(11)；其中：

激光發(fā)射器(1)的輸出端與分光器(2)相連，激光發(fā)射器(1)發(fā)出的激光信號(hào)通過分光器(2)分為兩路信號(hào)，包括參照激光(3)和探測(cè)激光(4)；探測(cè)激光(4)照射至水面上，探測(cè)激光(4)吸收水面聲納信號(hào)(5)后產(chǎn)生反射激光，反射激光依次通過相互連接的偏光片(6)、光纖聚焦鏡頭(7)、功分器(8)后分為多路，多路反射激光分別進(jìn)入多根光程差光纖(9)中；參照激光(3)通過多個(gè)激光光纖耦合器(10)與各路光程差光纖(9)中的反射激光進(jìn)行耦合，并將耦合信號(hào)分別送入多個(gè)光電鑒相器(11)中；通過對(duì)耦合信號(hào)進(jìn)行分析，得到聲波的相位信號(hào)和振幅，根據(jù)多路光纖的相位差，采集一個(gè)完整時(shí)間段的聲納信號(hào)，并通過不同反射激光信號(hào)的相位差計(jì)算出目標(biāo)位置，實(shí)現(xiàn)聲源定位功能；

光纖聚焦鏡頭(7)包括7根聚焦光纖，其中1根聚焦光纖設(shè)置在中心位置，其余6根聚焦光纖圍繞設(shè)置在中心位置的聚焦光纖的周圍，并且以中心位置的聚焦光纖為對(duì)稱中心，其余6根聚焦光纖呈中心對(duì)稱排布；同一直線上對(duì)稱的3根聚焦光纖分別采集到的聲納信號(hào)，其中2個(gè)聲納信號(hào)用于消除相位差，最終合成為一個(gè)完整的同一相位差信號(hào)；

該方法還包括進(jìn)行標(biāo)定的方法：

在平靜的水面上進(jìn)行標(biāo)定，根據(jù)水面的高低，實(shí)時(shí)測(cè)量激光發(fā)射點(diǎn)與水面的距離γ，以及反射回光纖中的激光的光纖光程差，推算出公式：γ_i＝f(θ_i)，i＝1，2，3...,n，其中θ為光纖的干涉相位，當(dāng)光纖在不規(guī)則波紋中進(jìn)行測(cè)量時(shí)，根據(jù)測(cè)量的θ_i通過標(biāo)定結(jié)果計(jì)算出此時(shí)γ_i的值；根據(jù)此公式推算出光纖光程差，從而得到聲波信號(hào)的關(guān)系式和測(cè)量方法；

該方法中光纖光程差的推算采用量程測(cè)量方法，量程測(cè)量方法的測(cè)量相位范圍為：0-π；當(dāng)超過該測(cè)量相位范圍時(shí)，通過以下兩種方法測(cè)量：

根據(jù)相位的最大拐點(diǎn)和最小拐點(diǎn)來判斷此點(diǎn)是π-θ或是π+θ；

采用兩套光纖系統(tǒng)，兩套光纖系統(tǒng)的相位差相差個(gè)單位，通過觀察第二套光纖系統(tǒng)的相位變化，分析第一套相位所在位置是π-θ或是π+θ。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光水下聲紋光纖探測(cè)方法，其特征在于，光纖聚焦鏡頭(7)用于進(jìn)行光學(xué)準(zhǔn)直，光學(xué)準(zhǔn)直后的反射激光通過功分器(8)形成多路光纖光程差的光學(xué)信號(hào)，與參照激光(3)進(jìn)行耦合，形成光程相位差，再進(jìn)入光電鑒相器(11)，得到聲波的相位信號(hào)和振幅，根據(jù)多路光纖的相位差，采集一個(gè)完整時(shí)間段的聲納信號(hào)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光水下聲紋光纖探測(cè)方法，其特征在于，通過旋轉(zhuǎn)偏光片(6)的方向，得到某一個(gè)方向的聲納信號(hào)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光水下聲紋光纖探測(cè)方法，其特征在于，通過旋轉(zhuǎn)偏光片(6)得到不同方向上的聲納信號(hào)，通過比對(duì)分析，判別某一方向是所需要偵聽的聲納信號(hào)。