[发明专利]一种基于宽带激光光源的光纤水听器装置及测量方法

权利要求书

1.一种基于宽带激光光源的光纤水听器装置，其特征在于，包括光源模块、信号传感模块和信号解调模块；所述光源模块用于将宽带激光光源(1)输入所述信号传感模块；所述信号传感模块用于接收和调制声压信号(5)，并将加载有声压信号(5)的光信号传输至信号解调模块；所述信号解调模块用于解调得出加载有声压信号(5)的光信号中的声压信号(5)。

2.根据权利要求1所述的基于宽带激光光源的光纤水听器装置，其特征在于，所述信号传感模块包括光纤耦合器(2)和光纤布拉格光栅FBG(4)；所述光纤耦合器(2)用于将所述宽带激光光源(1)耦合进入所述光纤布拉格光栅FBG(4)；所述光纤布拉格光栅FBG(4)用于接收和调制声压信号(5)，且所述光纤布拉格光栅FBG(4)将加载有声压信号(5)的光信号反射输送光纤耦合器(2)内。

3.根据权利要求2所述的基于宽带激光光源的光纤水听器装置，其特征在于，所述光纤布拉格光栅FBG(4)的中心波长位于宽带激光光源(1)谱线的上升沿或者下降沿。

4.根据权利要求2所述的基于宽带激光光源的光纤水听器装置，其特征在于，所述光纤布拉格光栅FBG(4)外设有放大器，用于提高光纤布拉格光栅FBG(4)灵敏度。

5.根据权利要求4所述的基于宽带激光光源的光纤水听器装置，其特征在于，所述放大器包括承压弹性薄片(9)和弹性簧片(8)，所述光纤布拉格光栅FBG(4)轴向两端分别连接对称布置的弹性簧片(8)；所述光纤布拉格光栅FBG(4)径向上设有与两个弹性簧片(8)接触的承压弹性薄片(9)，所述承压弹性薄片(9)用于接收声压信号(5)；所述弹性簧片(8)呈“M”，用于将径向声压信号(5)转换成所述光纤布拉格光栅FBG(4)轴向应变。

6.根据权利要求1所述的基于宽带激光光源的光纤水听器装置，其特征在于，所述信号解调模块包括光电二极管(6)和示波器(7)；所述光电二极管(6)用于将光信号转换为电信号；所述示波器(7)用于接收和分析电信号，并解调出声压应力。

7.根据权利要求1所述的基于宽带激光光源的光纤水听器装置，其特征在于，所述宽带激光光源(1)的3dB带宽大于30nm。

8.一种根据权利要求2-7任一项所述的基于宽带激光光源的光纤水听器装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

标定所述光纤布拉格光栅FBG(4)反射的加载有声压信号(5)的光信号；

检测：通过声压信号(5)使所述光纤布拉格光栅FBG(4)产生轴向应变，从而改变光纤布拉格光栅FBG(4)波长；所述光纤布拉格光栅FBG(4)波长的变化使声压信号(5)调制进所述光纤布拉格光栅FBG(4)反射的光信号中；信号解调模块将宽带激光光源(1)当线性滤波器，对加载有声压信号(5)的光信号进行线性滤波解调，得出声压信号(5)。

9.根据权利要求8所述的基于宽带激光光源的光纤水听器的测量方法，其特征在于，标定所述光纤布拉格光栅FBG(4)反射的加载有声压信号(5)的光信号具体为：

利用宽带激光光源(1)谱线在上升沿和下降沿区间光功率随波长线性变化的特性和光纤布拉格光栅FBG(4)反射波长随声压应力线性变化的特性，得出所述光纤布拉格光栅FBG(4)反射的加载有声压信号(5)的光信号的光功率为：

I_r＝ap_A sin(w_At)+c

式中：a为反射光功率幅度随声压应力线性变化的系数，c为一恒定常数；

P_A是声压应力的幅度；

W_A是声压应力的角频率；

t是时间；

I_t为反射光功率；

根据光纤布拉格光栅FBG(4)和宽带激光光源(1)进行标定，求出a和c的具体数值。