时分复用下光纤矢量水听器系统集成研究

摘要

光纤矢量水听器具有良好的指向性和较高的灵敏度等特点，与光纤声压水听器组合使用可同时获取水声场标量与矢量信号，通过联合信号处理，能较好地抑制干扰，提高信噪比，在水声领域有很好的应用前景。
　　课题根据海底长期观测网等应用领域对光纤矢量水听器系统小型化的需求，研究了时分复用下光纤矢量水听器技术，进行了模块化设计，制作了光纤矢量水听器探头，完成了系统集成及基本性能测试。
　　首先，分析了相位调制载波（PGC）技术的特点，进行了矢量水听器系统的方案设计。探头光学系统采用反射式时分复用结构，姿态传感器采用光纤激光供能技术供电，使用光纤数字信号传输技术传输姿态信号，从而实现了系统接口的全光化。其次，对加速度灵敏度与耐压强度进行了理论分析和仿真计算，完成了光纤矢量水听器探头的设计制作和性能测试，测试结果表明在20Hz~1000Hz之间，矢量水听器各个轴的加速度灵敏度基本一致，约为31dB re rad/g，在315Hz处的指向性指数大于35dB，最大轴向不对称性小于1dB。然后，对光纤矢量水听器系统中关键器件激光器及半导体光放大器（SOA）等进行了分析与测试，通过性能综合比较进行了激光器的选择，分析了半导体光放大器（SOA）作为时分复用系统光开关的性能和应用特点，并对其输出光脉冲性能进行了实验测试。
　　在上述工作的基础上，进行了矢量水听器系统的模块化设计，完成了系统集成。对系统的本底噪声进行了测试，系统在1kHz处的噪声为-97dB re rad/Hz1/2。进行了矢量水听器系统的传感信号测试，结果显示：系统能有效地进行声信号的传感，在系统中测得一号矢量水听器的加速度灵敏度为30.1dB,与标定结果基本一致。一号矢量水听器内各轴之间的串扰水平约为-32dB，两个矢量水听器之间的相互串扰水平约为-45dB。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2矢量水听器系统的研究现状

1.3 光纤水听器的信号检测技术

1.4 课题意义及研究内容

第二章 光纤矢量水听器系统的结构设计和原理分析

2.1 光纤矢量水听器系统的结构设计

2.2 PGC调制解调信号检测技术

2.3水听器探头的理论分析和仿真结果

2.4 矢量球壳的耐压分析及仿真

2.5 本章小节

第三章 光纤矢量水听器系统关键器件的测试与标定

3.1 激光器的测试和选择

3.2 光纤矢量水听器的灵敏度与指向性测试

3.3 半导体光放大器作为光开关的性能分析和测试

3.4 电磁罗盘的光纤激光供能和光纤数字信号传输

3.5本章小节

第四章 光纤矢量水听器系统的集成方案及性能测试

4.1 系统的模块化设计和集成方案

4.2系统本底噪声测量

4.3系统的信号传感测试

4.4 本章小节

第五章 结论与展望

5.1 课题总结

5.2 存在的问题及改进方向

参考文献

致谢

作者在学期间取得的学术成果