光纤水听器阵列光程差测试设备、方法及装置制造方法及图纸

本申请涉及一种光纤水听器阵列光程差测试设备、方法及装置。其中，光纤水听器阵列光程差测试设备通过光耦合器将光脉冲发生器发出的光脉冲信号分为两路，一路传输给参考干涉仪，另一路传输给待测光纤水听器阵列。进入参考干涉仪的第一入射光脉冲信号在参考干涉仪中形成干涉光信号。进入待测光纤水听器阵列的第二入射光脉冲信号在内部时分器件以及干涉光路的作用下，第二入射光脉冲信号将被延时为第一出射光脉冲信号和第二出射光脉冲信号，而无法发生拍频干涉。目前，对于实现对光程差的测试需要根据拍频干涉以得到光程差的结果。本申请使得第一出射光脉冲信号和第二出射光脉冲信号在补偿干涉仪中可以发生拍频干涉。

Optical path difference test equipment, method and device of fiber hydrophone array

【技术实现步骤摘要】
光纤水听器阵列光程差测试设备、方法及装置
本申请涉及光纤水听器阵列
，特别是涉及一种光纤水听器阵列光程差测试设备、方法及装置。
技术介绍
光纤水听器是一种建立在现代光纤、光电子技术基础上的水下声信号传感器，其通过高灵敏度光学干涉检测实现声信号测量，在水下警戒、地震波探测、石油地震勘探、鱼群探测等领域具有重要应用。而获取光纤水听器光程差对于光纤水听器的灵敏度表现、系统噪声等十分重要，因此在设计、制造等环节均需要进行光程差的精确测试。目前经常使用的为光纤水听器阵列，而不仅仅为单独一个光纤水听器。在实现过程中，专利技术人发现传统技术中至少存在如下问题：传统测试设备无法对光纤水听器阵列的光程差进行检测。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够对光纤水听器阵列进行光程差检测的光纤水听器阵列光程差测试设备、方法及装置。为了实现上述目的，一方面，本专利技术实施例提供了一种光纤水听器阵列光程差测试设备，包括光脉冲发生器、光耦合器、参考干涉仪、补偿干涉仪和信号处理器；光耦合器的入射端连接光脉冲发生器的出射端，第一出射端连接参考干涉仪的入射端，第二出射端用于连接待测光纤水听器阵列的入射端；参考干涉仪的出射端连接信号处理器；补偿干涉仪的入射端用于连接待测光纤水听器阵列的出射端，出射端连接信号处理器；光脉冲发生器发出的光脉冲信号通过光耦合器分为第一入射光脉冲信号和第二入射光脉冲信号；参考干涉仪接收第一入射光脉冲信号并向信号处理器传输干涉光信号；待测光纤水听器阵列接收第二入射光脉冲信号，并向补偿干涉仪输出第一出射光脉冲信号和第二出射光脉冲信号；补偿干涉仪接收第一出射光脉冲信号和第二出射光脉冲信号，并向信号处理器输出阵元拍频光信号；其中，补偿干涉仪的臂长差为根据待测光纤水听器阵列的标称值得到；信号处理器根据阵元拍频光信号和干涉光信号，输出待测光纤水听器阵列的光程差。在其中一个实施例中，信号处理器包括解波分复用器、光电探测器和处理器；参考干涉仪的出射端连接光电探测器；补偿干涉仪的出射端连接解波分复用器；解波分复用器通过光电探测器连接处理器；参考干涉仪向光电探测器输出干涉光信号；光电探测器将干涉光信号转换为干涉电信号，并传输给处理器；解波分复用器对阵元拍频光信号进行分离处理，得到分离后的阵元拍频光信号，并传输给光电探测器；光电探测器分别将分离后的阵元拍频光信号转换为阵元拍频电信号，并传输给处理器；处理器根据干涉电信号和阵元拍频电信号，输出待测光纤水听器阵列的光程差。在其中一个实施例中，信号处理器还包括数据采集卡；数据采集卡分别连接光电探测器和处理器；数据采集卡将光电探测器传输的干涉电信号和阵元拍频电信号，传输给处理器。在其中一个实施例中，光脉冲发生器包括激光器、光纤隔离器、强度调制器和信号发生器；信号发生器分别与激光器和强度调制器电连接；激光器通过光纤隔离器连接强度调制器；强度调制器连接光耦合器。在其中一个实施例中，阵元拍频光信号由第一延时光脉冲信号与第二延时光脉冲信号经补偿干涉仪处理得到；其中，第一延时光脉冲信号为第一出射光脉冲信号经过补偿干涉仪的长臂产生；第二延时光脉冲信号为第二出射光脉冲信号经过补偿干涉仪的短臂产生。一方面，本专利技术实施例还提供了一种基于上述的光纤水听器阵列光程差测试设备的光程差测试方法，包括：获取参考干涉仪传输的干涉光信号，和补偿干涉仪传输的阵元拍频光信号；其中，阵元拍频光信号为第一出射光脉冲信号和第二出射光脉冲信号在补偿干涉仪中生成；根据阵元拍频光信号和干涉光信号，得到待测光纤水听器阵列的光程差。在其中一个实施例中，根据阵元拍频光信号和干涉光信号，得到待测光纤水听器阵列的光程差的步骤，包括：获取阵元拍频光信号对应的阵元拍频电信号和干涉光信号对应的干涉电信号；其中，阵元拍频电信号为依次对阵元拍频光信号进行分离处理和光电转换处理得到；干涉电信号为采用光电探测器对干涉光信号进行转换得到；根据干涉电信号和阵元拍频电信号，输出待测光纤水听器阵列的光程差。在其中一个实施例中，根据干涉电信号和阵元拍频电信号，输出待测光纤水听器阵列的光程差的步骤，包括：根据干涉电信号，对阵元拍频电信号进行重采样处理，得到重采样干涉信号；对重采样干涉信号进行傅里叶变换处理，得到目标拍频信号；根据目标拍频信号、补偿干涉仪的臂长差，得到待测光纤水听器阵列的光程差。在其中一个实施例中，根据目标拍频信号、补偿干涉仪的臂长差，得到待测光纤水听器阵列的光程差的步骤中，基于以下公式得到待测光纤水听器阵列的光程差：fb＝γΔt；ΔτDC1-CD1＝Δt-ΔT；ΔT＝L/cOPD＝Δt·c＝(ΔτDC1-CD1+ΔT)·c；其中，fb为目标拍频信号；Y是光频率调谐速度；Δt为待测阵列阵元两臂之间的时延；ΔτDC1-CD1为二延时光脉冲信号与三延时光脉冲信号的时延；L为补偿干涉仪的臂长差；ΔT为臂长差形成的时延；OPD为待测光纤水听器阵列的光程差；c为光速。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种光程差测试装置，包括：获取模块，用于获取参考干涉仪传输的干涉光信号和补偿干涉仪传输的阵元拍频光信号；其中，阵元拍频光信号为第一出射光脉冲信号和第二出射光脉冲信号在补偿干涉仪中生成；光程差输出模块，用于根据阵元拍频光信号和干涉光信号，输出待测光纤水听器阵列的光程差。上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：本申请提供的光纤水听器光程差测试设备，通过光耦合器将光脉冲发生器发出的光脉冲信号分为两路，一路传输给参考干涉仪，另一路传输给待测光纤水听器阵列。进入参考干涉仪的第一入射光脉冲信号在参考干涉仪中形成干涉光信号。进入待测光纤水听器阵列的第二入射光脉冲信号在内部时分器件以及干涉光路的作用下，第二入射光脉冲信号将被延时为第一出射光脉冲信号和第二出射光脉冲信号，而无法发生拍频干涉。目前对于实现对光程差的测试需要根据拍频干涉以得到光程差的结果。本申请中，通过将第一出射光脉冲信号和第二出射光脉冲信号接入补偿干涉仪中，通过根据待测光纤水听器阵列的标称值进行调整补偿干涉仪的臂长差，使得第一出射光脉冲信号和第二出射光脉冲信号在补偿干涉仪中可以发生拍频干涉。从而，使得信号处理器可以根据阵元拍频光信号和干涉光信号，输出待测光纤水听器阵列的光程差。附图说明通过附图中所示的本申请的优选实施例的更具体说明，本申请的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本申请的主旨。图1为一个实施例中光纤水听器阵列光程差测试设备的第一示意性结构框图；图2为一个实施例中待测光纤水听器阵列和补偿干涉仪中产生光脉冲信号的时域图；图3为一个实施例中光纤水听器阵列光程差测试设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤水听器阵列光程差测试设备，其特征在于，包括光脉冲发生器、光耦合器、参考干涉仪、补偿干涉仪和信号处理器；/n所述光耦合器的入射端连接所述光脉冲发生器的出射端，第一出射端连接所述参考干涉仪的入射端，第二出射端用于连接所述待测光纤水听器阵列的入射端；所述参考干涉仪的出射端连接所述信号处理器；所述补偿干涉仪的入射端用于连接所述待测光纤水听器阵列的出射端，出射端连接所述信号处理器；/n所述光脉冲发生器发出的光脉冲信号通过所述光耦合器分为第一入射光脉冲信号和第二入射光脉冲信号；所述参考干涉仪接收所述第一入射光脉冲信号并向所述信号处理器传输干涉光信号；所述待测光纤水听器阵列接收所述第二入射光脉冲信号，并向所述补偿干涉仪输出第一出射光脉冲信号和第二出射光脉冲信号；所述补偿干涉仪接收所述第一出射光脉冲信号和所述第二出射光脉冲信号，并向所述信号处理器输出阵元拍频光信号；其中，所述补偿干涉仪的臂长差为根据所述待测光纤水听器阵列的标称值得到；/n所述信号处理器根据所述阵元拍频光信号和所述干涉光信号，输出所述待测光纤水听器阵列的光程差。/n

【技术特征摘要】
1.一种光纤水听器阵列光程差测试设备，其特征在于，包括光脉冲发生器、光耦合器、参考干涉仪、补偿干涉仪和信号处理器；
所述光耦合器的入射端连接所述光脉冲发生器的出射端，第一出射端连接所述参考干涉仪的入射端，第二出射端用于连接所述待测光纤水听器阵列的入射端；所述参考干涉仪的出射端连接所述信号处理器；所述补偿干涉仪的入射端用于连接所述待测光纤水听器阵列的出射端，出射端连接所述信号处理器；
所述光脉冲发生器发出的光脉冲信号通过所述光耦合器分为第一入射光脉冲信号和第二入射光脉冲信号；所述参考干涉仪接收所述第一入射光脉冲信号并向所述信号处理器传输干涉光信号；所述待测光纤水听器阵列接收所述第二入射光脉冲信号，并向所述补偿干涉仪输出第一出射光脉冲信号和第二出射光脉冲信号；所述补偿干涉仪接收所述第一出射光脉冲信号和所述第二出射光脉冲信号，并向所述信号处理器输出阵元拍频光信号；其中，所述补偿干涉仪的臂长差为根据所述待测光纤水听器阵列的标称值得到；
所述信号处理器根据所述阵元拍频光信号和所述干涉光信号，输出所述待测光纤水听器阵列的光程差。


2.根据权利要求1所述的光纤水听器阵列光程差测试设备，其特征在于，所述信号处理器包括解波分复用器、光电探测器和处理器；
所述参考干涉仪的出射端连接所述光电探测器；所述补偿干涉仪的出射端连接所述解波分复用器；所述解波分复用器通过所述光电探测器连接所述处理器；
所述参考干涉仪向所述光电探测器输出所述干涉光信号；
所述光电探测器将所述干涉光信号转换为干涉电信号，并传输给所述处理器；
所述解波分复用器对所述阵元拍频光信号进行分离处理，得到分离后的阵元拍频光信号，并传输给所述光电探测器；
所述光电探测器分别将分离后的阵元拍频光信号转换为阵元拍频电信号，并传输给所述处理器；
所述处理器根据所述干涉电信号和所述阵元拍频电信号，输出所述待测光纤水听器阵列的光程差。


3.根据权利要求2所述的光纤水听器阵列光程差测试设备，其特征在于，所述信号处理器还包括数据采集卡；所述数据采集卡分别连接所述光电探测器和所述处理器；
所述数据采集卡将所述光电探测器传输的所述干涉电信号和所述阵元拍频电信号，传输给所述处理器。


4.根据权利要求1所述的光纤水听器阵列光程差测试设备，其特征在于，所述光脉冲发生器包括激光器、光纤隔离器、强度调制器和信号发生器；
所述信号发生器分别与所述激光器和所述强度调制器电连接；所述激光器通过所述光纤隔离器连接所述强度调制器；所述强度调制器连接所述光耦合器。


5.根据权利要求1至4任一项所述的光纤水听器阵列光程差测试设备，其特征在于，
所述阵元拍频光信号由第一延时光脉冲信号与第二延时光脉冲信号经所述补偿干涉仪处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：李树旺，路国光，赖灿雄，黄云，恩云飞，
申请(专利权)人：中国电子产品可靠性与环境试验研究所工业和信息化部电子第五研究所中国赛宝实验室，
类型：发明
国别省市：广东;44