[发明专利]一种深海高灵敏度光纤水听器

说明书

本发明公开了一种深海高灵敏度光纤水听器，属于水下目标监测以及通信、测量系统领域，光纤水听器包括：弹性筒、内芯轴、外套筒和感应光纤，所述弹性筒位于内芯轴与外套筒之间，内芯轴位于外套筒的中部，所述弹性筒的尺寸在声压作用下发生变化，所述外套筒用于提供耐静水压；所述感应光纤缠绕在弹性筒上，所述感应光纤的长度随弹性筒的尺寸变化而变化，进而将声压信号转换为相位信号进行测量。本发明中弹性筒感受到外界的声压信号被压缩变形，缠绕在弹性筒上的感应光纤被拉长，由于弹性筒不需要提供耐静水压能力，因此可以提供很高的灵敏度。由此解决现有技术存在声压灵敏度普遍较低的技术问题。

技术领域

本发明属于水下目标监测以及通信、测量系统领域，具体涉及一种深海高灵敏度光纤水听器。

背景技术

光纤水听器主要是用于海洋声学环境中的声传播、噪声、混响、海底声学特性、目标声学特性等的监测。通过光纤传感与传输组合，可构成水下目标搜索、预警、探测和识别的阵列系统。光纤水听器由于采用光纤作为信息载体，适宜远距离、大范围监测，是现代海军反潜作战及水下兵器试验的先进监测手段，尤其是深海岸基固定水声探测系统，对国防探潜有着至关重要的意义。深海光纤水听器国外已有公司对相关产品进行专利发表，国内主要集中在科研院所，但主要还是深海压电水听器。

国外水声领域的公司针对深海光纤水听器在中国申请过专利的有PGS地球物理和泰勒斯两家公司，其中PGS地球物理公司(挪威)于2015年1月在中国香港申请专利名为“水听器”的发明专利，其专利说明书CN201510049832中公开了一种光纤水听器结构，采用内外压平衡结构，可使用深度为100m-3500m，声压灵敏度可达-146dB rad/uPa，泰勒斯公司(法国)于2012年4月在中国北京申请了名为“对于温度或静压不灵敏的全光水听器”的发明专利，其专利说明书CN201280018164其描述的光纤水听器也为内外压平衡结构，但文中未提及具体耐压强度和声压灵敏度。

我国的光纤水听器研究也取得较大进展，在若干技术指标上已达到目前国际水平，但是主要出于理论和实验室的层次，实用化、工程化的水听器非常少，且研制的光纤水听器大多基于浅海(≤300m)的拖曳试验和应用，国内长沙深之瞳信息科技有限公司于2017年12月申请名为“一种深海用光纤水听器”的实用新型专利，其专利说明书CN201711447729上提及了一种采用将水听器弹性筒改变成多节结构以提高耐压，但该结构提高的耐压是有限的，且声压灵敏度会有影响，该文中仅阐述了水听器的结构，并未提及具体的耐静水压数值和声压灵敏度，国内北京航天控制仪器研究所于2015年5月申请名为“一种自平衡抗静压气背芯轴式干涉光纤水听器探头”的发明专利，其专利说明书CN201510284396上也仅阐述了该水听器的结构为内外压平衡结构，并未提及具体的耐静水压数值和声压灵敏度。中国船舶重工集团公司第七一五研究所于2014-2015年，先后申请了名为“一种压力补偿式深海水听器”(专利说明书CN201410612830)、“深水高灵敏度圆管水听器”(专利说明书CN201520797535)，这两篇发明专利的专利说明书中提及的水听器均为压电类水听器，耐水深可达6000m，但声压灵敏度分别为-165至-180rad/uPa之间。对比压电水听器和光纤水听器，光纤水听器在防漏电、耐高温、长距离传输、动态范围大等方面均优于压电水听器。

随着各种先进技术在潜艇制造工艺中的应用，现代潜艇在水下运行时噪音不断降低，这给反潜作战带来巨大的挑战。目前大量装备的传统压电型水听器灵敏度已不能满足水声探测的实战需要，而且由于压电材料物理本质的原因，虽然耐静水压能力可满足深海需求，但其声压灵敏度普遍较低，性能也难有较大的突破。

由此可见，现有技术存在声压灵敏度普遍较低的技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种深海高灵敏度光纤水听器，由此解决现有技术存在声压灵敏度普遍较低的技术问题。

本发明提供了一种深海高灵敏度光纤水听器，包括：弹性筒、内芯轴、外套筒和感应光纤，