一种基于微结构光纤水听拖曳缆的全分布式水声传感系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于微结构光纤水听拖曳缆的全分布式水声传感系统，涉及水声传感领域。本发明专利技术采用光时域反射技术，实现水听拖曳缆的全分布解调。拖曳缆内部的微结构光纤可以采取间距均匀，或局部密集两种方式螺旋缠绕，均匀缠绕方式可以实现沿水听缆的全分布式声波采集，不存在传感盲区；局部密集的缠绕方式可以获得高灵敏、小尺寸的水声传感单元，实现小道距、高灵敏的水声传感单元阵列；同时，拖曳缆在结构上实现了全固态和轻量一体化，应用时可快速部署，制作工艺相对传统拖曳缆也较为简单，可实现批量化工业加工生产。总体来说，本发明专利技术可以实现高灵敏、全分布式地海洋水声传感，并且极大减小了拖曳缆的体积和重量，降低了光缆的铺设成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微结构光纤水听拖曳缆的全分布式水声传感系统
本专利技术属于水声传感领域，更具体地，涉及一种基于微结构光纤水听拖曳缆的全分布式水声传感系统。
技术介绍
近年来，海洋探测的重要性越发凸显出来，并成为研究的焦点。但无论是光波还是无线电等，在水中的传播衰减都非常大，无法满足人类海洋活动(如水下目标探测、水下通信)等方面的需要。因此，利用声波作为信息载体对水下目标声学特性的监测不仅在水下军事通信、导航与反潜作战中有非常重要的地位，而且在和平时期已经成为人们认识、开发和利用海洋资源的重要手段。目前，光纤水听器具有灵敏度高、抗电磁干扰、耐恶劣环境和水下无电等特点，其中，基于光纤干涉仪原理的点式光纤水听器在近年来发展迅速。基于光学干涉仪结构的多点水听拖曳缆阵列主要是采用各种高灵敏的光学结构作为水声传感单元，比如法布里-帕罗(F-P)干涉仪、马赫曾德(MZ)干涉仪、迈克尔逊(MI)干涉仪等。这种干涉仪结构可以将外接振动有效转化为干涉仪中谐振波长的变化，通过各种波长解调方法或者强度解调方法，实现对水下声波的实时探测能力。然而，光纤干涉仪结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于微结构光纤水听拖曳缆的全分布式水声传感系统，其特征在于，包括：/n光源模块(1)，用于产生探针光和本振光；/n光脉冲调制模块(2)，用于将探针光调制为超窄光脉冲，并进行光放大；/n环形器(3)，用于将超窄光脉冲注入到轻量化全分布式水听拖曳缆(4)内的微结构光纤，并将经过微结构光纤背向散射回来的后向瑞利散射光返回相干接收模块(5)；/n轻量化全分布式水听拖曳缆(4)，包括拖曳缆本体和缠绕在拖曳缆本体上的微结构光纤；其中，微结构光纤用于对超窄光脉冲进行背向散射，形成后向瑞利散射光，实现全分布式水下声波传感；/n相干接收模块(5)，用于将后向瑞利散射光与本振光进行干涉混频，得到散射拍频信...

【技术特征摘要】
1.一种基于微结构光纤水听拖曳缆的全分布式水声传感系统，其特征在于，包括：
光源模块(1)，用于产生探针光和本振光；
光脉冲调制模块(2)，用于将探针光调制为超窄光脉冲，并进行光放大；
环形器(3)，用于将超窄光脉冲注入到轻量化全分布式水听拖曳缆(4)内的微结构光纤，并将经过微结构光纤背向散射回来的后向瑞利散射光返回相干接收模块(5)；
轻量化全分布式水听拖曳缆(4)，包括拖曳缆本体和缠绕在拖曳缆本体上的微结构光纤；其中，微结构光纤用于对超窄光脉冲进行背向散射，形成后向瑞利散射光，实现全分布式水下声波传感；
相干接收模块(5)，用于将后向瑞利散射光与本振光进行干涉混频，得到散射拍频信号，并将其转换为电拍频信号；
数据处理模块(6)，用于对电拍频信号进行相位解调，得到沿轻量化全分布式水听拖曳缆(4)分布的无盲点声波信息。


2.根据权利要求1所述的一种基于微结构光纤水听拖曳缆的全分布式水声传感系统，其特征在于，轻量化全分布式水听拖曳缆为圆形直缆结构，其中，拖曳缆本体包括从内到外依次分布的刚性芯轴层和弹性增敏层；
刚性芯轴层，用于抵抗拖曳缆在拖曳过程中的轴向拉伸形变，同时保证拖曳缆在海洋中悬浮；弹性增敏层，包裹在刚性芯轴层上，用于在水下声压信号的作用下收缩或膨胀，实现拖曳缆的横向声波传感；
微结构光纤，螺旋紧绷缠绕在弹性增敏层上，其长度随着弹性增敏层收缩或膨胀发生变化，使各处的相位相应变化，从而将弹性增敏层的横向形变转化为微结构光纤的轴向应变。


3.根据权利要求2所述的一种基于微结构光纤水听拖曳缆的全分布式水声传感系统，其特征在于，微结构光纤以等间距均匀的方式螺旋缠绕在弹性增敏层上，将弹性增敏层的横向形变转化为...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙琪真，刘涛，陈俊峰，李豪，闫志君，刘德明，
申请(专利权)人：深圳华中科技大学研究院，华中科技大学，
类型：发明
国别省市：广东;44