扩展光纤水听器动态范围技术研究

摘要

光纤水听器是利用光纤技术探测水下声波的新型光纤传感器，与传统压电水听器相比，具有灵敏度高、动态范围大、抗电磁干扰能力强等优点，因此光纤水听器被视为各国国防技术重点研究项目之一。 论文回顾了当前国内外光纤水听器发展水平与现状，分析了干涉型光纤水听器的原理以及基本结构。详细论述了抗相位衰落技术的典型方案。课题深入研究了影响光纤水听器的动态范围的因素；分析了干涉型光纤水听器的输出信号的表达形式及其频谱结构，研究了采用PGC检测技术光纤水听器的动态范围上限的影响因素，并针对不同类型的输入信号，进行了计算机仿真。然后分析了光纤水听器动态范围下限(本底噪声)的组成部分，指出光源的相位噪声是动态范围下限的主要组成部分。 最后，课题从光纤水听器的光源，探头技术、相位解调技术以及解调电路设计等方面入手，寻求扩展系统动态范围的有效方法，提出了具体措施。

目录

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声明

第1章绪论

1.1光纤水听器概述

1.2光纤水听器的特点及分类

1.3国外光纤水听器研究状况

1.4国内光纤水听器研究状况

1.5课题的研究意义

1.6课题所完成工作

第2章干涉型光纤水听器的理论基础

2.1光纤相位调制原理

2.2光波干涉测量原理

2.3干涉型光纤水听器基本类型

2.4 Michelson干涉仪工作原理

2.5干涉型光纤水听器主要性能指标

2.6本章小结

第3章干涉型光纤水听器相位解调技术

3.1干涉型光纤水听器相位解调技术

3.1.1相位衰落现象概述

3.1.2 3×3耦合输出解调法

3.1.3相位载波零差法(PGC)

3.2本章小结

第4章干涉型光纤水听器动态范围研究

4.1干涉型光纤水听器输出信号分析

4.2调相信号频谱结构分析

4.3干涉型光纤水听器动态范围上限

4.3.1理论上系统动态范围上限

4.3.2实际系统动态范围上限

4.4宽带信号作用下系统动态范围研究

4.4.1宽带信号作用下的动态范围上限分析

4.4.2多频信号作用下的动态范围上限分析

4.4.3高斯白噪声作用下的动态范围上限分析

4.4.4粉红噪声作用下的动态范围上限分析

4.5干涉型光纤水听器动态范围下限

4.6本章小结

第5章扩展光纤水听器动态范围技术研究

5.1选择高性能的光源及探头结构

5.1.1光纤水听器光源的选择

5.1.2光纤水听器探头的设计

5.2选择合适的相位解调方案

5.2.1 3×3耦合输出方案动态范围分析

5.2.2 PGC方案和3×3耦合输出方案动态范围上限对比

5.3 PGC解调系统中低通滤波器的设计

5.4优化PGC解调电路设计

5.4.1 PGC系统中各延时环节对动态范围的影响分析

5.4.2加入AGC电路

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科技成果

致谢