[发明专利]一种基于微结构光纤水听拖曳缆的全分布式水声传感系统

权利要求书

1.一种基于微结构光纤水听拖曳缆的全分布式水声传感系统，其特征在于，包括：

光源模块(1)，用于产生探针光和本振光；

光脉冲调制模块(2)，用于将探针光调制为超窄光脉冲，并进行光放大；

环形器(3)，用于将超窄光脉冲注入到轻量化全分布式水听拖曳缆(4)内的微结构光纤，并将经过微结构光纤背向散射回来的后向瑞利散射光返回相干接收模块(5)；

轻量化全分布式水听拖曳缆(4)，包括拖曳缆本体和缠绕在拖曳缆本体上的微结构光纤；其中，微结构光纤用于对超窄光脉冲进行背向散射，形成后向瑞利散射光，实现全分布式水下声波传感；

相干接收模块(5)，用于将后向瑞利散射光与本振光进行干涉混频，得到散射拍频信号，并将其转换为电拍频信号；

数据处理模块(6)，用于对电拍频信号进行相位解调，得到沿轻量化全分布式水听拖曳缆(4)分布的无盲点声波信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于微结构光纤水听拖曳缆的全分布式水声传感系统，其特征在于，轻量化全分布式水听拖曳缆为圆形直缆结构，其中，拖曳缆本体包括从内到外依次分布的刚性芯轴层和弹性增敏层；

刚性芯轴层，用于抵抗拖曳缆在拖曳过程中的轴向拉伸形变，同时保证拖曳缆在海洋中悬浮；弹性增敏层，包裹在刚性芯轴层上，用于在水下声压信号的作用下收缩或膨胀，实现拖曳缆的横向声波传感；

微结构光纤，螺旋紧绷缠绕在弹性增敏层上，其长度随着弹性增敏层收缩或膨胀发生变化，使各处的相位相应变化，从而将弹性增敏层的横向形变转化为微结构光纤的轴向应变。

3.根据权利要求2所述的一种基于微结构光纤水听拖曳缆的全分布式水声传感系统，其特征在于，微结构光纤以等间距均匀的方式螺旋缠绕在弹性增敏层上，将弹性增敏层的横向形变转化为微结构光纤的轴向应变，实现全分布式水声传感增敏。

4.根据权利要求3所述的一种基于微结构光纤水听拖曳缆的全分布式水声传感系统，其特征在于，通过改变微结构光纤缠绕截距和弹性增敏层的表面周长来调节拖曳缆对水下声波的空间分辨率。

5.根据权利要求2所述的一种基于微结构光纤水听拖曳缆的全分布式水声传感系统，其特征在于，微结构光纤以局部密集的方式螺旋缠绕在弹性增敏层上，组成高灵敏、小尺寸的水声传感单元，实现小道距、高灵敏的水声传感单元阵列。

6.根据权利要求5所述的一种基于微结构光纤水听拖曳缆的全分布式水声传感系统，其特征在于，通过改变相邻密集缠绕区域的间距，来调节拖曳缆对水下声波的空间分辨率。

7.根据权利要求2-6任一项所述的一种基于微结构光纤水听拖曳缆的全分布式水声传感系统，其特征在于，轻量化全分布式水听拖曳缆还包括包裹在微结构光纤和弹性增敏层上的透声防水层；所述透声防水层用于为微结构光纤提供横向静水压保护，同时将水声信号传递至弹性增敏层。

8.根据权利要求2-7任一项所述的一种基于微结构光纤水听拖曳缆的全分布式水声传感系统，其特征在于，轻量化全分布式水听拖曳缆还包括封装在拖曳缆最外部的保护套，用于保护拖曳缆的内部结构。

9.根据权利要求2所述的一种基于微结构光纤水听拖曳缆的全分布式水声传感系统，其特征在于，刚性芯轴层由凯夫拉纤维包裹在硬铝合金缆或钢缆表面形成；弹性增敏层采用硅橡胶或氟橡胶。

10.根据权利要求7所述的一种基于微结构光纤水听拖曳缆的全分布式水声传感系统，其特征在于，透声防水层采用聚氨酯橡胶TPU、热塑性弹性体TPE或热塑性橡胶TPR。