[发明专利]一种基于声光效应的高精度海水声速测量方法

说明书

一种基于声光效应的高精度海水声速测量方法，包括：调整测量光路与参考光路时，在两束光前端尽量远的地方放置一可调俯仰偏摆的反射镜，调整反射镜使得参考光路与反射镜垂直，在参考光路的前进端放置一小孔光阑，确保经反射镜反射回来的光通过同一光阑；调整超声探头的位置，使超声垂直飞过参考光路，由所得的衍射光强与原基底光强之比求超声在参考光路处的声压，根据超声在水中的衰减系数求出测量光路处的声压，反算出测量光路处的光强比，调整超声探头的位置；将两束从水槽中射出的发生声光效应的平行光进行合束，在第二偏振分束立方的两侧分别用第一光电探测器、第二光电探测器接收光信号并转换为电信号后由频率计数器、示波器获取飞行距离信息与时间信息。

技术领域

本发明涉及基于海水声速测量领域，尤其涉及一种基于声光效应的高精度海水声速测量方法。

背景技术

具体来讲，对于海水进行声速测量，一般主要包括两类方法，一类是通过测量超声波在固定距离内飞行时间或者测量超声波波长和频率的直接测量法；一类是通过海水温度、盐度、深度参数测量的间接测量方法。间接测量方法主要是依据已有的模型公式进行计算，但往往存在较大的误差。相比较而言，直接测量方法在原理上涉及参量较少(只包括时间和距离，或频率与波长)，测量精度较高。

目前市面上常规的声速剖面仪主要是依据直接测量方法设计，即测量飞行距离与相应的飞行时间从而获得海水声速值。但在时间参量的测量上，常规声速剖面仪超声发射与接收由于压电效应会产生一定时间延误，为了得到较高的声速测量精度，通常测量声波需要在已知的距离内往返飞行多次，即用接收到的反射回拨去触发电路，再发射下一个脉冲，如此不断的循环下去，这样就导致了一个误差累计效应，不能保证时间测量的高精度。

在距离参量的测量上，因超声探头嵌入距离参量中，保证超声波行进距离与标定距离严格一致较为困难，同样难以保证测量的准确性；市面上同时存在超声飞行距离已经标定好的声速剖面仪，但由于仪器使用环境较为复杂，标定距离很难一直保证精度。

发明内容

本发明提供了一种基于声光效应的海水声速高精度测量方法，本发明以红外激光声光效应为基本原理对海水声速剖面进行检测，目的在于实现高精度、高稳定性的声速测量，详见下文描述：

一种基于声光效应的高精度海水声速测量方法，所述测量方法包括以下步骤：

对红外光源通过电光调制器调制后，依次通过掺饵光纤光功率放大器、倍频晶体、第一1/2波片、第一偏振分束立方，并经第一反射镜反射后，确保两束光平行等高进入水槽中，开启脉冲发生器，激发脉冲超声；

调整测量光路与参考光路时，在两束光前端尽量远的地方放置一可调俯仰偏摆的反射镜，调整反射镜使得参考光路与反射镜垂直，即在参考光路的前进端放置一小孔光阑，确保经反射镜反射回来的光通过同一光阑；

调整超声探头的位置，使得超声垂直飞过参考光路，由所得的衍射光强与原基底光强之比，求出超声在参考光路处的声压，根据超声在水中的衰减系数求出测量光路处的声压，再反算出测量光路处的光强比，调整超声探头的位置；

将两束从水槽中射出的发生声光效应的平行光进行合束，在第二偏振分束立方的两侧分别用第一光电探测器、第二光电探测器接收光信号并转换为电信号后由频率计数器、示波器获取飞行距离信息与时间信息。

所述测量方法包括：将从水槽中射出的发生声光效应的测量光路经第二反射镜反射后与同样发生声光效应的测量光路在第二偏振分束立方处进行合束，在第二偏振分束立方的两侧分别用第一光电探测器、第二光电探测器接收光信号并转换为电信号后由频率计数器、示波器接收。

所述测量方法包括：

调节第一1/2波片使得入射光处于特定偏振方向的光透过，然后调节第二1/2波片，使其与第一1/2波片处于同一状态，最后调节第三1/2波片，使其通过光的偏振方向与第一1/2波片和第二1/2波片透过光的偏振方向垂直，则使得只有参考光路通过；