光纤传感器应用于水声的试验研究

　　1概述

　　光纤传感器作为一种新兴的应用技术，在许多领域都已显示出了强大的生命力，受到了世界各国的高度重视，研制出了百余种不同类型的光纤传感器，使其得到了迅速的发展。

　　光纤传感器具有以下优点：

　　(1)与其他传感器相比，具有很高的灵敏度;

　　(2)频带宽，动态范围大;

　　(3)可根据实际需要做成各种形态;

　　(4)可以用很相近的技术基础构成不同物理量的传感器;

　　(5)便于与计算机和光纤传输系统相连，易于实现系统的遥测和控制;

　　(6)可用于高温、高压、强电磁干扰、腐蚀等各种恶劣环境;

　　(7)结构简单，体积小，重量轻，耗能少。

　　从传感器机理上来说，光纤传感器可分为振幅型(也叫强度型)和相位型(也叫干涉仪型)" 种。振幅型光纤传感器具有结构简单，与多模光纤技术的相容性好，信号检测较容易等优点，但其灵敏度较低。相位型光纤传感器的优点是灵敏度高，但其机构及检测手段复杂。

　　近年来，出现了一种性能更加优良的光纤光栅传感器，但其仍处于研究阶段，在水声中的应用还有很多问题需要解决。本文主要开展了相位型光纤传感器在水声中的试验研究，探讨其在鱼雷自导中的应用可行性。

　　2工作原理

　　我们从电子工业部二十三所购置了几只相位型光纤传感器，其工作原理如图1所示。

　　激光器产生的光信号经单模光纤传输到耦合器，并相等地分配到传感器的两臂上。从两臂传来的光信号通过第2个耦合器汇合起来，并将相位调制转换为强度调制。耦合器的2个光输出端口各接有1个光/电转换器，将光信号转换为电信号，然后输入到差分放大器进行放大，通过低通滤波器抑制低频噪声干扰，积分器输出信号通过参考臂上的移相器来补偿相位的大幅度漂移，并使检测处于正交状态，最后通过高通滤波器输出。

　　3试验结果及分析

　　3.1试验内容

　　主要对光纤传感器的性能进行测试，研究有限障板对接收指向性的影响。

　　3.2试验仪器及设备

　　在试验中主要使用了1310nm光源、光纤传感器解调仪、低频发射换能器、;#99 标准水听器、自动化水声测量系统、消声水池等仪器及设备。

　　3.3试验方法

　　(1)采用比较法测量灵敏度响应

　　实验布局如图2所示。

　　发射换能器,8100标准水听器和待测光纤传感器均位于水下3m处，发射换能器距待测光纤传感器3.84m，发射换能器距8100标准水听器1.55m。水声测量系统的信号源发射不同频率正弦脉冲信号，测出相应频率下标准水听器和光纤传感器接收到的电压值，经计算后可得出被测光纤传感器在不同频率下的接收灵敏度。