一种光纤水听器阵列光程差测试系统及方法与流程

：本发明属于光纤传感领域，具体涉及一种光纤水听器阵列光程差测试系统及方法。

背景技术

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背景技术：

1、随着海洋在国家发展中的战略地位日益凸显,发展高性能的水声探测系统对于维护国家海洋安全具有至关重要的作用,相位干涉型光纤水听器将声场信息转化为光的相位变化信息,通过对相位信息的解调来获取声场信息是目前最为成熟的技术。

2、在匹配干涉结构中，各基元间的延迟光纤同时作为传感光纤，可以使阵列湿端结构更加简单,同时由于匹配干涉仪的近似等臂结构，可以降低系统光源频率抖动、传输光纤抖动所带来的相位噪声，显而易见，在光纤水听器阵列向细线阵发展的趋势下，该结构将具有很大的应用潜力。因此，在成阵过程中,需要精确测量并控制匹配干涉型光纤水听器阵列中各阵元间延迟光纤长度能够降低相位噪声。因此，迫切需要设计一种光纤水听器阵列光程差测试系统及方法在测量范围大、测量精度高的基础上来满足光纤水听器阵列在成阵过程中光程差实时测量、校准的需求。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、本发明所要解决的技术问题是，提供一种光纤水听器阵列光程差测试系统及方法，该系统结构简单、数学运算量小、波长可调、测量范围大、测量精度大，同时该方法可满足光纤水听器阵列在成阵过程中光程差实时测量、校准的需求。

2、本发明的技术解决方案是，提供一种光纤水听器阵列光程差测试系统由宽带光源、可调谐滤波器、隔离器、声光调制器、环形器、光电探测器、数据采集系统、计算机构成。宽带光源与可调谐滤波器用于实现波长扫描，输出波长为λ的连续光；隔离器用于避免光源受回波影响；声光调制器输出端与环形器相连，并通过环形器与光纤水听器阵列相连，将进入待测光纤水听器阵列的连续光调制成脉冲光；光电探测器与环形器相连，将光信号转换为电信号；数据采集系统将光电探测器采集到的信号显示并转换为数字信号后传输给计算机，由计算机进行光程差计算。

3、作为优选，所述宽度光源选用波长范围在1527nm-1565nm，输出光功率为13dbm的宽带光源；所述可调谐滤波器的波长范围为1520nm-1570nm。

4、作为优选，所述声光调制器的工作范围为1527nm-1565nm。

5、作为优选，所述光电探测器探测带宽为10m；数据采集系统采样率为5gsa/s。

6、本发明还提供一种基于上述光纤水听器阵列光程差测试系统的光程差测量方法，输出的连续光信号经过声光调制器的调制生成光脉冲序列，人为选择合适脉宽，从而让脉冲信号失真，使得数据采集系统采集到脉冲信号为正三角函数信号的叠加，光程差测量方法包括阵段数据划分、波峰判断、光程差计算三个步骤，具体操作如下：

7、第一步：根据待测光纤水听器阵列波分通道λn,λn+1,λn+2.....,λm设置可调谐对应的电压值vn,vn+1,vn+2.....,vm,计算机通过串口通信向控制电路依次下发电压值指令；

8、第二步：计算机通过网络通讯循环读取各波长下示波器采集到的数据，记为data_l，l＝1,2,3..l,每组数据记录时间为t1,根据特征数据段将采集的数据划分成b段，b＝floor(t1/t)-1，每段数据记为data_l_b，b＝1,2,3，...,b；

9、第三步：依次通过设置阈值，差分阈值找到data_l_b数据里n+1个反射信号，采用多项式拟合的方式分别计算n+1个反射信号的波峰,索引坐标记为x1,x2,x3,x4,....xn+1，则匹配光程差δ1,δ2,δ3,..δn,并对b组data_l_b数据对索引坐标求平均，得到该波长下光程差多次测量的结果。

10、采用以上方案后与现有技术相比，本发明具有以下优点：

11、本发明能精确地得到光纤水听器阵列的光程差，具有操作简便、数学运算量小、测量范围大、测量精度高等特点，同时满足光纤水听器阵列在成阵过程中光程差实时测量、校准的需求，系统可靠性强，具有非常广泛的应用前景。

技术特征：

1.一种光纤水听器阵列光程差测试系统,其特征在于：包括

2.根据权利要求1所述的光纤水听器阵列光程差测试系统，其特征在于：所述宽度光源选用波长范围在1527nm-1565nm，输出光功率为13dbm的宽带光源；所述可调谐滤波器的波长范围为1520nm-1570nm。

3.根据权利要求1所述的光纤水听器阵列光程差测试系统，其特征在于：所述声光调制器的工作范围为1527nm-1565nm。

4.根据权利要求1所述的光纤水听器阵列光程差测试系统，其特征在于：所述光电探测器探测带宽为10m；数据采集系统采样率为5gsa/s。

5.一种如权利要求1所述的光纤水听器阵列光程差测试系统的光程差测量方法，其特征在于：光程差测量方法包括阵段数据划分、波峰判断、光程差计算三个步骤，具体操作如下：

技术总结
本发明公开了一种光纤水听器阵列光程差测试系统及方法，由宽带光源、可调谐激光器、隔离器、声光调制器、光电探测器、数据采集系统、计算机构成，宽带光源与可调谐滤波器用于实现波长扫描，输出波长为λ的连续光；声光调制器将进入光纤水听器阵列的连续光调制成脉冲光；光电探测器将光信号转换为电信号；数据采集系统将光电探测器采集到的信号显示并转换为数字信号后传输给计算机，由计算机进行光程差计算。本发明具有结构简单、数学运算量小、波长可调、测量精度高、系统可靠性强等特点，满足光纤水听器成阵过程中光程差的实时在线测量需求，具有非常广泛的应用前景。

技术研发人员：娄辛灿,潘筱屹,徐汉锋,张红,孙佳宾
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七一五研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11