[发明专利]一种水下平台自振动和外界声信号同时拾取的装置及方法

权利要求书

1.一种水下平台自振动和外界声信号同时拾取方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：脉冲调制

窄线宽低噪声激光器(101)输出的连续激光在经过声光调制器(102)后被调制成脉冲激光；

S2：相位调制

脉冲激光在经过匹配干涉仪(103)中的输入保偏光纤耦合器(103A)时分成两个脉冲，分别注入到干涉仪长臂保偏光纤(103C)和干涉仪短臂保偏光纤(103D)中；通过干涉仪短臂保偏光纤(103D)的脉冲由于传输时间短，在输出保偏光纤耦合器(103B)中先输出；通过干涉仪长臂保偏光纤(103C)的脉冲由于传输时间长，通过输出保偏光纤耦合器(103B)后输出，并且经PZT相位调制器(103F)引入相位调制信号Ccos(ω₀t)，C为调制幅度，ω₀为调制频率；

S3：偏振调制与输出

在匹配干涉仪(103)中完成相位调制的脉冲对注入到偏振调制器(104)中，脉冲对中两个脉冲的偏振态均被调制成沿所述偏振调制器(104)输出保偏光纤的快轴，然后输出至光纤环行器(201)的端口(201A)；

S4:链路传输与平台自振动信号加载

脉冲对经所述光纤环行器(201)的端口(201A)发射至传输光纤(202)，由于链路模块(2)中的传输光纤(202)贴在水下平台的外壳上，平台自身振动会带动传输光纤(202)一起振动，导致传输光纤(202)的双折射状态被调制，同时由于脉冲对中的两个脉冲先后通过传输光纤(202)，两个脉冲中相位延迟差异为多普勒信号；

S5：干涉信号产生

脉冲对通过传输光纤(202)传输至传感模块(3)中，并受到光纤光栅的反射；由于脉冲对的时间间隔与光在所述传感模块(3)中相邻两光栅之间往返一次时间完全相同，第一光纤光栅(301)反射回的脉冲对中的第二个脉冲与第二光纤光栅(303)反射回的脉冲对中的第一个脉冲在时间上完全重合，第二光纤光栅(303)反射回的脉冲对中的第二个脉冲与第三光纤光栅(305)反射回的脉冲对中的第一个脉冲在时间上完全重合，这样通过传感模块(3)反射回的脉冲序列中共含有四个脉冲，分别是：第一光纤光栅(301)反射回的脉冲对中的第一个脉冲；第一光纤光栅(301)反射回的脉冲对中的第二个脉冲和第二光纤光栅(303)反射回的脉冲对中的第一个脉冲重合后的结果；第二光纤光栅(303)反射回的脉冲对中的第二个脉冲与第三光纤光栅(305)反射回的脉冲对中的第一个脉冲重合后的结果；第三光纤光栅(305)反射回的脉冲对中的第二个脉冲；这四个脉冲经所述链路模块(2)的端口(201C)输出；

S6：离散化采样

所述链路模块(2)的输出的四个脉冲通过端口(201C)传输至光电转换和采集模块(403)，在所述光电转换和采集模块(403)中完成光电转化并被离散化采样，离散化采样的结果为四个脉冲强度，有效信息为第二个脉冲和第三个脉冲，其中第二个脉冲为第一光纤光栅(301)、屏蔽光纤(302)和第二光纤光栅(303)构成的光纤干涉仪原始干涉信号，记为I_XX1(t)；第三个脉冲为第二光纤光栅(303)、声传感光纤(304)和第三光纤光栅(305)构成的光纤干涉仪原始信号，记为I_XX2(t)；I_XX1(t)和I_XX2(t)定义为第一偏振通道信号；

S7:第二偏振通道信号获取

重复步骤S1至S3，将产生的新脉冲注入到所述偏振调制器(104)中，输出脉冲对中的两个脉冲偏振态分别被调制，其中第一个脉冲偏振态沿保偏光纤的快轴，第二个脉冲的偏振态沿保偏光纤的慢轴，调制完成后输出至所述光纤环行器(201)的端口(201A)；

重复步骤S4至S6，重新获取的干涉结果记为I_XY1(t)和I_XY2(t)，定义为第二偏振通道信号；

S8:第四偏振通道信号获取

重复步骤S1至S3，将产生的新脉冲注入到所述偏振调制器(104)中，输出脉冲对中的两个脉冲偏振态分别被调制，其中第一个脉冲偏振态沿保偏光纤的慢轴，第二个脉冲的偏振态沿保偏光纤的慢轴，调制完成后输出至所述光纤环行器(201)的端口(201A)；

重复步骤S4至S6，重新获取的干涉结果记为I_YY1(t)和I_YY2(t)，定义为第四偏振通道信号；

S9:第三偏振通道信号获取

重复步骤S1至S3，将产生的新脉冲注入到所述偏振调制器(104)中，输出脉冲对中的两个脉冲偏振态分别被调制，其中第一个脉冲偏振态沿保偏光纤的慢轴，第二个脉冲的偏振态沿保偏光纤的快轴，调制完成后输出至所述光纤环行器(201)的端口(201A)；

重复步骤S4至S6，重新获取的干涉结果记为I_YX1(t)和I_YX2(t)，定义为第三偏振通道信号；

S10：水下平台自身振动信号和外界声信号分别提取

从I_XX1(t)、I_XY1(t)、I_YX1(t)和I_YY1(t)中提取加载在链路光纤上的多普勒信号，该信号为平台自身振动信号，定义为从I_XX2(t)、I_XY2(t)、I_YX2(t)和I_YY2(t)中提取相位信号，该信号为平台自身振动信号和外界声信号的混叠结果，定义为将减去获得声信号，定义为