【技术实现步骤摘要】
专利技术涉及水下观测与探测设备，尤其是指一种高灵敏度、低噪音的数字水听器及其使用方法。
技术介绍
1、声纳设备则是海上军事领域的“顺风耳”，能够在远距离侦听到潜艇、舰船等发出的声音。但是随着水声对抗与反对抗技术的发展,特别是安静型潜艇的出现,其噪声频率降低到了百赫兹左右，噪声水平甚至低于海洋背景噪声，传统的压电水听器就显得颇为力不从心。
2、近年来，随着光纤传感技术的发展，光纤水听器作为一种新型水声探测器件，其灵敏度可以到达-140db rad/μpa，能够实现上百公里的远距离信号传输，这些技术优点使得光纤水听器发展迅速。但光纤水听器因为偏振衰落等原因噪声偏大(6pm/hz1/2,高相干度激光器输出的偏振光经过长距离单模光纤传输、低双折射率光路和光纤干涉仪中由于光纤微弯、扭曲、环境变化等影响使偏振态随机变化，这使得光纤水听器中光的干涉不稳定，特别当两束干涉光偏振态正交时，输出信号的可见度为零，这时传感信号完全消失)。同时其灵敏度很难进一步提升，光纤水听器有各种增敏结构，但最终探测的还是光纤自身的变化量，受光纤材质本身性质所限定，目前灵敏度已接近极限(杨氏模量越小振动越敏感)。亟需新的技术手段来进一步提升探测灵敏度、信噪比和噪声。
技术实现思路
1、为此，专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中灵敏度低，噪音高的问题。
2、为解决上述技术问题，一方面，专利技术提供了一种高灵敏度、低噪音的数字水听器，包括：
3、外壳，前端设有空气仓、尾端设有腔室
4、集成芯片，位于空气仓中且连接于隔板的一侧，集成芯片包括mems声敏薄膜和光芯片，mems声敏薄膜位于光芯片的前端；光芯片包括光波导芯片、激光器和光电转换模块，光波导芯片中集成有参考光路和探测光路，参考光路和探测光路采用光波导，探测光路的前端与mems声敏薄膜之间预留有间隙，参考光路的两端分别与激光器和光电转换模块连接；
5、处理芯片，设置在腔室中且连接在隔板的另一侧，处理芯片与光电转换模块连接。
6、在专利技术的一个实施例中，光波导芯片中集成有第一光波导、第二光波导、第三光波导、第一分支光波导、第二分支光波导和第三分支光波导；
7、第一光波导的一端与激光器连接、另一端分为第一分支光波导和第二分支光波导；
8、第一分支光波导的一端和第三分支光波导的一端合并且与第二光波导的一端连接，第二光波导的自由端与mems声敏薄膜之间预留有间隙；
9、第三分支光波导的一端和第二分支光波导的一端合并且与第三光波导的一端连接，第三光波导的另一端与光电转换模块连接。
10、在专利技术的一个实施例中，第二光波导的自由端连接有耦合光纤，耦合光纤与mems声敏薄膜之间具有间隙。
11、在专利技术的一个实施例中，耦合光纤的轴线与mems声敏薄膜的中轴线重合。
12、在专利技术的一个实施例中，外壳中，围设在空气仓外侧的部分为球形曲面结构，围设在腔室外侧的部分为四棱柱结构。
13、在专利技术的一个实施例中，处理芯片包括采集单元、处理单元和音频输出单元；采集单元与光电转换模块电连接，采集单元、处理单元和、音频输出单元依次电连接。
14、在专利技术的一个实施例中，外壳采用金属材质，外壳的外表面附着有有机防腐材料层。
15、在专利技术的一个实施例中，光芯片外包覆有隔音层。
16、另一方面，专利技术提供了一种高灵敏度、低噪音的数字水听器的使用方法，步骤包括：
17、集成芯片中的光波导芯片接受到激光器出射的激光后并将其分束参考光路和探测光路，参考光路出射的为参考光束；探测光路出射的为探测光束；探测光路的探测光束经光波导芯片出射到mems声敏薄膜上，探测光束经mems声敏薄膜后散射返回到光波导芯片中；当外界声波传导到mems声敏薄膜上，外界声波的振动信息被散射的探测光束所携带；携带有外界声波振动信息的探测光束与参考光束经合束后进行干涉，并将干涉后的光束入射到光电转换模块中，光电转换模块将其转换为电信号后并将电信号输出给处理芯片，处理芯片对电信号进行采集、处理分析、解析后输出数字信号。
18、专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
19、本专利技术所述的一种高灵敏度、低噪音的数字水听器，其将mems声敏薄膜、光波导芯片、激光器和光电转换模块高度集成化为集成芯片，并且采用光学技术将参考光路和探测光路集成在光波导芯片上，实现传感信号处理发射和接受过程的集成化、小型化，保偏效果很好(60db以上)，系统噪声低至0.3pm/hz1/2，噪声低、灵敏度高；mems声敏薄膜与光芯片封装在一块芯片上，高度集成化的设计，可有效降低连接损耗、传输损耗、提高信噪比、降低噪声、稳定性高、低功耗、小型化。另外，本实施例采用mems声敏薄膜直接探测外界振动，其振膜杨氏模量小，同等声强震动幅度大，系统灵敏度最高可达-80db rad/μpa，从而进一步提高本申请的灵敏度。
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1.一种高灵敏度、低噪音的数字水听器，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的高灵敏度、低噪音的数字水听器，其特征在于：所述光波导芯片中集成有第一光波导、第二光波导、第三光波导、第一分支光波导、第二分支光波导和第三分支光波导；
3.根据权利要求2所述的高灵敏度、低噪音的数字水听器，其特征在于：所述第二光波导的自由端连接有耦合光纤，所述耦合光纤与所述MEMS声敏薄膜之间具有间隙。
4.根据权利要求3所述的高灵敏度、低噪音的数字水听器，其特征在于：所述耦合光纤的轴线与所述MEMS声敏薄膜的中轴线重合。
5.根据权利要求1所述的高灵敏度、低噪音的数字水听器，其特征在于：所述外壳中，围设在所述空气仓外侧的部分为球形曲面结构，围设在所述腔室外侧的部分为四棱柱结构。
6.据权利要求1所述的高灵敏度、低噪音的数字水听器，其特征在于：所述处理芯片包括采集单元、处理单元和音频输出单元；所述采集单元与所述光电转换模块电连接，所述采集单元、所述处理单元和、所述音频输出单元依次电连接。
7.根据权利要求1所述的高灵敏度、低噪音的
8.根据权利要求1所述的高灵敏度、低噪音的数字水听器，其特征在于：所述光芯片外包覆有隔音层。
9.一种高灵敏度、低噪音的数字水听器的使用方法，其特征在于：步骤包括：
...【技术特征摘要】
1.一种高灵敏度、低噪音的数字水听器，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的高灵敏度、低噪音的数字水听器，其特征在于：所述光波导芯片中集成有第一光波导、第二光波导、第三光波导、第一分支光波导、第二分支光波导和第三分支光波导；
3.根据权利要求2所述的高灵敏度、低噪音的数字水听器，其特征在于：所述第二光波导的自由端连接有耦合光纤，所述耦合光纤与所述mems声敏薄膜之间具有间隙。
4.根据权利要求3所述的高灵敏度、低噪音的数字水听器，其特征在于：所述耦合光纤的轴线与所述mems声敏薄膜的中轴线重合。
5.根据权利要求1所述的高灵敏度、低噪音的数字水听器，其特征在于：所述外壳中，...
【专利技术属性】
技术研发人员：陆海丰，陈伟，杨再建，邵磊，魏星宇，张文明，
申请(专利权)人：挚感苏州光子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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