[发明专利]一种激光水下声纹光纤探测方法有效
申请号: | 201811543015.7 | 申请日: | 2018-12-17 |
公开(公告)号: | CN109632073B | 公开(公告)日: | 2021-06-22 |
发明(设计)人: | 吕植勇;赵舒悦;崔帅杰;方清平;马季;王宇;张松松;任芳雨;陈睿 | 申请(专利权)人: | 武汉理工大学 |
主分类号: | G01H9/00 | 分类号: | G01H9/00 |
代理公司: | 湖北武汉永嘉专利代理有限公司 42102 | 代理人: | 王丹 |
地址: | 430070 湖*** | 国省代码: | 湖北;42 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 激光 水下 声纹 光纤 探测 方法 | ||
1.一种激光水下声纹光纤探测方法,其特征在于,该方法通过以下部件实现:激光发射器(1)、分光器(2)、偏光片(6)、光纤聚焦镜头(7)、功分器(8)、光程差光纤(9)、激光光纤耦合器(10)和光电鉴相器(11);其中:
激光发射器(1)的输出端与分光器(2)相连,激光发射器(1)发出的激光信号通过分光器(2)分为两路信号,包括参照激光(3)和探测激光(4);探测激光(4)照射至水面上,探测激光(4)吸收水面声纳信号(5)后产生反射激光,反射激光依次通过相互连接的偏光片(6)、光纤聚焦镜头(7)、功分器(8)后分为多路,多路反射激光分别进入多根光程差光纤(9)中;参照激光(3)通过多个激光光纤耦合器(10)与各路光程差光纤(9)中的反射激光进行耦合,并将耦合信号分别送入多个光电鉴相器(11)中;通过对耦合信号进行分析,得到声波的相位信号和振幅,根据多路光纤的相位差,采集一个完整时间段的声纳信号,并通过不同反射激光信号的相位差计算出目标位置,实现声源定位功能;
光纤聚焦镜头(7)包括7根聚焦光纤,其中1根聚焦光纤设置在中心位置,其余6根聚焦光纤围绕设置在中心位置的聚焦光纤的周围,并且以中心位置的聚焦光纤为对称中心,其余6根聚焦光纤呈中心对称排布;同一直线上对称的3根聚焦光纤分别采集到的声纳信号,其中2个声纳信号用于消除相位差,最终合成为一个完整的同一相位差信号;
该方法还包括进行标定的方法:
在平静的水面上进行标定,根据水面的高低,实时测量激光发射点与水面的距离γ,以及反射回光纤中的激光的光纤光程差,推算出公式:γi=f(θi),i=1,2,3...,n,其中θ为光纤的干涉相位,当光纤在不规则波纹中进行测量时,根据测量的θi通过标定结果计算出此时γi的值;根据此公式推算出光纤光程差,从而得到声波信号的关系式和测量方法;
该方法中光纤光程差的推算采用量程测量方法,量程测量方法的测量相位范围为:0-π;当超过该测量相位范围时,通过以下两种方法测量:
根据相位的最大拐点和最小拐点来判断此点是π-θ或是π+θ;
采用两套光纤系统,两套光纤系统的相位差相差个单位,通过观察第二套光纤系统的相位变化,分析第一套相位所在位置是π-θ或是π+θ。
2.根据权利要求1所述的激光水下声纹光纤探测方法,其特征在于,光纤聚焦镜头(7)用于进行光学准直,光学准直后的反射激光通过功分器(8)形成多路光纤光程差的光学信号,与参照激光(3)进行耦合,形成光程相位差,再进入光电鉴相器(11),得到声波的相位信号和振幅,根据多路光纤的相位差,采集一个完整时间段的声纳信号。
3.根据权利要求1所述的激光水下声纹光纤探测方法,其特征在于,通过旋转偏光片(6)的方向,得到某一个方向的声纳信号。
4.根据权利要求3所述的激光水下声纹光纤探测方法,其特征在于,通过旋转偏光片(6)得到不同方向上的声纳信号,通过比对分析,判别某一方向是所需要侦听的声纳信号。
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