[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

说明书

本发明涉及光纤传感和海洋技术领域，涉及到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，所述装置包括光源光发射模块、链路模块、传感模块和调制解调模块；本发明中将对水下平台自振动信号和外界声信号的拾取集成为一套光纤相位型传感装置，通过安装设计和抗干扰信号提取方法，巧妙利用链路光纤加载平台自身振动信号，解决了多个参量传感需要多套传感器的问题，同时由于两种信号的提取都采取了光学相干检测方式，具备灵敏度高、体积小、重量轻、抗电磁干扰等优点，对小型化水下平台的适装性良好。

技术领域

本发明涉及光纤传感和海洋技术领域，涉及到一种可用于水下平台自振动和外界声信号同时拾取方法及装置。

背景技术

在水下，很多平台，例如潜艇、水下无人潜航器等,需要加装各种类型的传感载荷来满足自身信息获取需求，同时自身结构的变形、航行过程中的振动等信息也需要同步监测。传感载荷和状态自监测载荷是水下平台的两种基本载荷配置。

为满足这两种信号的拾取需求，通常的做法是根据传感信息的获取要求加装不同类型的传感器。例如，在水下平台外壳上加装振动传感器来感知平台在运动过程中自身的结构振动和形变状态；平台加装传感器来满足水下信息获取的需求，如加装各种小型拖曳声纳、舷侧或艇艏声纳来满足水下声学信息获取的需求，如加装磁传感器来满足获取水下磁场异常信息的需求等。通常而言，由于传感要素不同导致不同传感器的原理不同，水下平台的传感载荷和状态自监测载荷都是分立的传感系统，由于每套传感系统的舱内存储、舱外安装、系统功耗等都需占用独立的资源，导致水下平台中可加装的载荷数量和种类受限，最终导致水下平台的性能受限。特别地，当面对小型化水下平台的应用需求时，如水下滑翔机、AUV等，各自独立的传感系统会存在适装性差甚至无法安装应用的问题。

文献“水下无人作战系统装备现状及发展趋势(舰船科学技术，2017,39(1)，DOI:10.3404/j.issn.1672-7619.2017.01.001)”提出拓展平台的搭载能力是水下无人作战能力提升的重要方向之一。文献“美国水下无人航行器发展及其对美军作战思想的影响(飞航导弹，2020,(6)，DOI:10.16338/j.issn.1009-1319.20190293)”分析了水下无人航行器载荷能力提升对美军作战理念的影响情况。文献“水下机器人多传感器组合系统在船体检测的应用(机床与液压，2019,47(23)，DOI:10.3969/j.issn.1001-3881.2019.23.013)”研究了水下多传感器信息组合系统,利用多种传感器的特殊功能,使得水下机器人拥有等同于人类的看、触、听感觉,并指出了水下传感器的小型化、低功耗等未来的研究方向。不难看出，针对水下平台，提升水下平台的载荷能力是水下平台运用的核心技术之一，而多要素集成传感是水下平台载荷研究的重要发展趋势，也是发展前沿。