[發明專利]一種光纖水聽器陣列光程差的測試設備及方法

有效

• 申請號: 202011048738.7
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112197938B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 陳劍;劉英明;陳小寶
• 申請（專利權）人: 上海傳輸線研究所(中國電子科技集團公司第二十三研究所)
• 主分類號: G01M11/00
• 分類號: G01M11/00;G01H9/00
• 代理公司: 上海市匯業律師事務所 31325
• 代理人: 張保穎

本發明涉及光纖傳感技術領域，具體說是一種光纖水聽器陣列光程差測試設備及方法，它將掃頻光源發出的光輸入所述聲光調制器的輸入端，由所述聲光調制器的輸出端進入一分二光纖耦合器。光分成兩束分別進入所述補償光路輸入端和測試光路的第一輸入端。所述補償光路輸出端的光進入所述第一光電探測器，所述測試光路輸出端的光與被測光纖水聽器的光一同進入所述第二光電探測器。兩個所述光電探測器將光信號轉換為電信號，電信號被所述數據采集卡采集輸入所述計算機，結合陣列光程差解調算法可以用于計算出陣列中每個水聽器單元的光程差值，解決了現有技術無法滿足光纖水聽器陣列光程差實時在線檢測需求的問題。

技術領域

本發明涉及光纖傳感技術領域，具體地說，本發明涉及一種光纖水聽器陣列光程差測試設備及方法。

背景技術

光纖水聽器陣列主要用于海洋環境中的聲學信號探測，是現代海軍反潛作戰、水下兵器試驗以及海洋石油勘探、海洋地質調查的先進探測手段。由于光纖水聽器靈敏度非常高，在海洋背景噪聲條件下分辨目標的能力遠高于傳統聲吶，特別是能夠感覺到振動頻率較低的信號，因此可以探測到現代化安靜型潛艇，已經成為各國反潛探測系統發展中的一大熱點。

由于光纖水聽器是一種建立在光纖、光電子技術基礎上的水下聲信號傳感器，它是通過高靈敏度的光學相干檢測，將水聲振動轉換成光信號，經光纖傳至信號處理系統提取聲信號信息。為了確保陣列具有較高的聲學性能，要求陣元性能一致性高，作為陣列關鍵技術指標的陣元等效噪聲的一致性極大程度由陣元光程差一致性決定；而且，陣元光程差一致性控制還是有效降低陣列相位噪聲的關鍵技術之一。因此，不僅需要在陣列裝配初期對陣列光程差進行在線檢測，作為陣列生產質量管理的重要監控手段；而且在聲吶裝備深海工作期間，也需要對水聽器陣列光程差進行實時在線檢測，及時獲得陣元光程差的動態變化，并對可能的不一致進行技術補償，從而有效降低陣列相位噪聲，很好的保證水聽器陣列聲學性能。

在光程差測試領域，國內外有三種可供選擇的技術，即光學低相干反射測試技術、光時域反射測試技術以及光頻域反射測試技術。現有的光纖水聽器光程差測試設備基于以上三種技術研發，其中：光學低相干反射測試儀，需要人工調節每次測量只能實現一個陣列單元的光程差測試，無法同時實現所有陣列單元光程差的在線測量；光時域反射計測量范圍達到幾十公里，但其距離分辨率只能到米量級；光頻域反射計長度分辨率為亞毫米量級，但測量范圍只能達到百米量級。

光纖水聽器陣列是由成百上千個光纖水聽器單元組成，其長度可達到幾公里至十幾公里以上，同時在陣列組陣的過程中需要應用到陣列波分復用、陣列時分復用等復用技術。對光纖水聽器陣列光程差進行測試，要求測量范圍達到十幾公里以上，而精度仍然可達到毫米級，同時要與陣列的復用技術相匹配。

中國專利CN201911100276.6公開了一種光纖水聽器陣列光程差測試設備、方法及裝置。所述光纖水聽器陣列光程差測試設備中激光光源為光脈沖發生器，光源線性度較差，上升沿下降沿較慢，消光比較差，所述參考干涉儀結構也并沒有公開。此專利所述的測試方法也只適用于單單采用時分復用技術或者單單采用波分復用技術的光纖水聽器陣列。所述方法中，對于如何達成非線性效應補償也沒有一個較佳的解決方案。

因此，有必要提供一種光纖水聽器陣列光程差的測試設備及方法，以滿足光纖水聽器陣列裝配初期及裝備深海工作期間陣列光程差在線檢測的應用需求。

發明內容

本發明為一種光纖水聽器陣列光程差測試設備及方法，可以將被測的光纖水聽器陣列接入本發明設備中，結合陣列光程差解調算法可以計算出陣列中每個水聽器單元的光程差值。

本發明的技術方案為：

一種光纖水聽器陣列光程差測試方法，其特征在于：

步驟1:配置光源參數，讀取陣列測試數據

配置掃頻光源1參數，設置聲光調制器2的調制周期，確保脈沖信號經時分器件延時后不發生交疊，完成陣列測試數據的數字化讀取；