[發明專利]一種深海高靈敏度光纖水聽器

在審

• 申請號: 202010696678.3
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111947766A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 申和平;張橙;靳湧濤
• 申請（專利權）人: 武漢普惠海洋光電技術有限公司
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 徐美琳;李智

本發明公開了一種深海高靈敏度光纖水聽器，屬于水下目標監測以及通信、測量系統領域，光纖水聽器包括：彈性筒、內芯軸、外套筒和感應光纖，所述彈性筒位于內芯軸與外套筒之間，內芯軸位于外套筒的中部，所述彈性筒的尺寸在聲壓作用下發生變化，所述外套筒用于提供耐靜水壓；所述感應光纖纏繞在彈性筒上，所述感應光纖的長度隨彈性筒的尺寸變化而變化，進而將聲壓信號轉換為相位信號進行測量。本發明中彈性筒感受到外界的聲壓信號被壓縮變形，纏繞在彈性筒上的感應光纖被拉長，由于彈性筒不需要提供耐靜水壓能力，因此可以提供很高的靈敏度。由此解決現有技術存在聲壓靈敏度普遍較低的技術問題。

技術領域

本發明屬于水下目標監測以及通信、測量系統領域，具體涉及一種深海高靈敏度光纖水聽器。

背景技術

光纖水聽器主要是用于海洋聲學環境中的聲傳播、噪聲、混響、海底聲學特性、目標聲學特性等的監測。通過光纖傳感與傳輸組合，可構成水下目標搜索、預警、探測和識別的陣列系統。光纖水聽器由于采用光纖作為信息載體，適宜遠距離、大范圍監測，是現代海軍反潛作戰及水下兵器試驗的先進監測手段，尤其是深海岸基固定水聲探測系統，對國防探潛有著至關重要的意義。深海光纖水聽器國外已有公司對相關產品進行專利發表，國內主要集中在科研院所，但主要還是深海壓電水聽器。

國外水聲領域的公司針對深海光纖水聽器在中國申請過專利的有PGS地球物理和泰勒斯兩家公司，其中PGS地球物理公司(挪威)于2015年1月在中國香港申請專利名為“水聽器”的發明專利，其專利說明書CN201510049832中公開了一種光纖水聽器結構，采用內外壓平衡結構，可使用深度為100m-3500m，聲壓靈敏度可達-146dB rad/uPa，泰勒斯公司(法國)于2012年4月在中國北京申請了名為“對于溫度或靜壓不靈敏的全光水聽器”的發明專利，其專利說明書CN201280018164其描述的光纖水聽器也為內外壓平衡結構，但文中未提及具體耐壓強度和聲壓靈敏度。

我國的光纖水聽器研究也取得較大進展，在若干技術指標上已達到目前國際水平，但是主要出于理論和實驗室的層次，實用化、工程化的水聽器非常少，且研制的光纖水聽器大多基于淺海(≤300m)的拖曳試驗和應用，國內長沙深之瞳信息科技有限公司于2017年12月申請名為“一種深海用光纖水聽器”的實用新型專利，其專利說明書CN201711447729上提及了一種采用將水聽器彈性筒改變成多節結構以提高耐壓，但該結構提高的耐壓是有限的，且聲壓靈敏度會有影響，該文中僅闡述了水聽器的結構，并未提及具體的耐靜水壓數值和聲壓靈敏度，國內北京航天控制儀器研究所于2015年5月申請名為“一種自平衡抗靜壓氣背芯軸式干涉光纖水聽器探頭”的發明專利，其專利說明書CN201510284396上也僅闡述了該水聽器的結構為內外壓平衡結構，并未提及具體的耐靜水壓數值和聲壓靈敏度。中國船舶重工集團公司第七一五研究所于2014-2015年，先后申請了名為“一種壓力補償式深海水聽器”(專利說明書CN201410612830)、“深水高靈敏度圓管水聽器”(專利說明書CN201520797535)，這兩篇發明專利的專利說明書中提及的水聽器均為壓電類水聽器，耐水深可達6000m，但聲壓靈敏度分別為-165至-180rad/uPa之間。對比壓電水聽器和光纖水聽器，光纖水聽器在防漏電、耐高溫、長距離傳輸、動態范圍大等方面均優于壓電水聽器。

隨著各種先進技術在潛艇制造工藝中的應用，現代潛艇在水下運行時噪音不斷降低，這給反潛作戰帶來巨大的挑戰。目前大量裝備的傳統壓電型水聽器靈敏度已不能滿足水聲探測的實戰需要，而且由于壓電材料物理本質的原因，雖然耐靜水壓能力可滿足深海需求，但其聲壓靈敏度普遍較低，性能也難有較大的突破。

由此可見，現有技術存在聲壓靈敏度普遍較低的技術問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種深海高靈敏度光纖水聽器，由此解決現有技術存在聲壓靈敏度普遍較低的技術問題。

本發明提供了一種深海高靈敏度光纖水聽器，包括：彈性筒、內芯軸、外套筒和感應光纖，