【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水听器，特别涉及一种偏振调制式水声检测装置、方法及水听器。
技术介绍
1、作为检测水声信号的重要器件，水听器广泛用于水中探测、目标定位、通信、跟踪、声场测量等方面，是人类洞察大海的关键器件。现有水听器可划分为电路式和光路式两类。
2、电路式水听器又包括磁电式、压电式、压阻式和电容式水听器，此类水听器的敏感元件与调理电路对温度敏感，电路热噪声决定了其自噪声最低水平；因热噪声由水听器的温度决定，从其工作原理可知，在现有水平基础上进一步降低电路式水听器的自噪声水平非常困难。
3、光路式水听器大多以不同类型的光纤为敏感元件，虽抗电磁干扰的能力较强，但基于光路的信号调理和解调过程比较复杂，灵敏度的提高需要突破现有水听器机理的束缚。近年来，光路式水听器的研究虽然取得了相当大的进步，但研究人员仍然没有找到一种高灵敏度且低噪声水平的水听器设计方案，来满足海洋日益增强背景噪声下弱水声信号的水听需求。
4、综上，现有水听器，无论是电路式水听器还是光路式水听器，在增加水听器的灵敏度以及降低自噪声方面等均遇到了技术瓶颈，因此迫切需要提出一种新型水声检测装置。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提出一种偏振调制式水声检测装置，该检测装置采用具有双折射特性的透明晶体或液晶材料制成的敏感元件，通过敏感元件形变时具有双折射特性的晶体或液晶偏振光的偏振态变化，将水声信号调制到偏振光信号上，通过解调光偏振态信号，实现水声信号的检测，该检测装置具有更低的自噪声水平以
2、本专利技术为了实现上述目的，采用如下技术方案：
3、一种偏振调制式水声检测装置，包括：
4、敏感元件，是由具有双折射特性的透明晶体或液晶材料制成的，该敏感元件用于将水声信号转换为偏振光的偏振态变化信号；
5、窄带线偏振光源，用于产生线偏振光，其中线偏振光能够以与敏感元件的主光轴呈θ角的方向入射到敏感元件内，θ的角度范围为：0＜θ＜90°；
6、光偏振态检测器，用于将由敏感元件出射的已调偏振光解调成光强条纹；
7、光电探测器阵列，用于采集由光偏振态检测器射出的光强条纹并将其转换为电信号；
8、以及信号滤波处理电路，用于采集由光电探测器阵列得到的电信号，并对该电信号进行滤波处理，消除电信号中的高频干扰和直流信号，得到检测的水声信号；
9、当敏感元件处于无水声环境时，窄带线偏振光源发出的线偏振光入射到敏感元件内，预先调整光偏振态检测器，使光偏振态检测器输出的光强条纹对比度最大；
10、当敏感元件处于水声声场内时，不再调整窄带线偏振光源以及光偏振态检测器，使得水声信号转换成敏感元件透射光的偏振态变化信号，并通过所述光偏振态检测器进行解调。
11、此外，在上述偏振调制式水声检测装置的基础上，本专利技术还提出了一种与之相适应的偏振调制式水声检测方法，该偏振调制式水声检测方法采用如下技术方案：
12、一种偏振调制式水声检测方法，采用上述偏振调制式水声检测装置，其包括如下步骤：
13、步骤1. 将敏感元件放置在水声声场中；
14、步骤2. 窄带线偏振光源发出的线偏振光入射进敏感元件，线偏振光入射进敏感元件的方向与敏感元件的主光轴呈θ角，完成水声信号对偏振光的偏振态调制；
15、步骤3. 光偏振态检测器将由敏感元件出射的已调偏振光解调成光强条纹；
16、步骤4. 光电探测器阵列采集由光偏振态检测器形成光强条纹并将其转换为电信号；
17、步骤5. 信号滤波处理电路采集由光电探测器阵列得到的电信号，并对该电信号进行滤波处理，消除高频干扰和直流信号，得到检测到的水声信号；
18、在利用偏振调制式水声检测装置对水声信号进行检测之前，首先将敏感元件放在无水声环境，窄带线偏振光源发出的线偏振光入射到敏感元件内，预先调整光偏振态检测器，使光偏振态检测器输出的光强条纹对比度最大；
19、当敏感元件处于水声声场内时，不再调整窄带线偏振光源以及光偏振态检测器，使得水声信号转换成敏感元件透射光的偏振态变化信号，并通过光偏振态检测器进行解调。
20、此外，在上述偏振调制式水声检测装置的基础上，本专利技术还提出了一种水听器，该水听器包括水声检测装置，其中水声检测装置采用如上面所述的偏振调制式水声检测装置。
21、本专利技术具有如下优点：
22、本专利技术述及了一种偏振调制式水声检测装置，该装置利用具有特殊光学特性（双折射特性）的透明晶体或液晶材料，实现水声对偏振光的调制，能获得比其他检测方法更高的水声信噪比。本专利技术装置从原理上不仅避免了现有压电、压阻、电容和电磁信号等电路式水听器在抗电磁干扰方面的不足，还避免了电路式水听器（电路式水声检测装置）因敏感元件和前置放大电路热噪声等的影响，具有更低的自噪声水平；本专利技术装置与现有的光路式水听器（光路式水声检测装置）不同，不再以光的波长、频率、强度或相位为水声信号检测时的关键中间参量，敏感元件不再将水声信号直接转化为波长、频率、强度或相位的变化量，而是以光的偏振态为关键中间参量，敏感元件首先将水声信号直接转化为光的偏振态变化量，比现有的光纤检测装置具有更高的灵敏度。本专利技术装置的调理光路和水声解调光路更简单，减少了光学元件数量，降低了插入损耗与噪声叠加，增加了降低自噪声水平的技术空间。
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1.一种偏振调制式水声检测装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的偏振调制式水声检测装置，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的偏振调制式水声检测装置，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的偏振调制式水声检测装置，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的偏振调制式水声检测装置，其特征在于，
6.根据权利要求4所述的偏振调制式水声检测装置，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的偏振调制式水声检测装置，其特征在于，
8.一种偏振调制式水声检测方法，基于如权利要求1至7任一项所述的偏振调制式水声检测装置，其特征在于，所述偏振调制式水声检测包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的偏振调制式水声检测方法，其特征在于，
10.一种水听器，包括水声检测装置，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种偏振调制式水声检测装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的偏振调制式水声检测装置，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的偏振调制式水声检测装置，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的偏振调制式水声检测装置，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的偏振调制式水声检测装置，其特征在于，
6.根据权利要求4所述的偏振调...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭晓涵，陈敏模，解维娅，
申请(专利权)人：青岛哈尔滨工程大学创新发展中心，
类型：发明
国别省市：
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