全光纤水听器阵列原理及运用

一、概述：它通过高灵敏度的光学相干检测，将水声振动转换成光信号，通过光纤传至信号处理系统提取声信号信息。是光、机、电、声等多学科交叉融合的新型水声探测装备，具有灵敏度高、动态范围大、抗噪能力强等优点，在水下目标探测、海洋环境噪声测量、海底石油矿产勘探等多个领域具有广泛的应用前景。

二、原理：全光纤水听器阵列利用干涉型光纤水听器技术，干涉型光纤水听器灵敏度高的主要奥秘，在于传感光纤的长度变化对水声声压的微小波动异常敏感。他通常采用气背心轴结构，将传感光纤缠绕到一个随声压波动膨胀收缩的柔顺心轴上，心轴与传感光纤在声波的作用下产生伸缩变化，光纤长度随即发生变化，从而检测到水声声压的微小波动。接受声波调制的光信号经后端反射膜反射后返回光纤耦合器，发生干涉，干涉的光信号被光电探测器转换为电信号，经信号处理获取声波的信息。

三、参数

•基阵阵元数：～1024，可定制；

•阵元灵敏度：>-145dB　(ref 1rad/μpa)；

•阵元灵敏度一致性：优于±1.5dB；

•传输距离：50km。

四、特点：

与传统的压电水听器相比，光纤水听器作为一种新型水声探测器件，其灵敏度更高、甚低频响应好、响应频带宽、动态范围大，同时还能够实现上百公里的远距离信号传输。这些技术优点使得光纤水听器在低噪声、低频水声信号检测中具有独特的技术优势。

五、运用：

1、军事运用

在海洋中，声波是唯一能够实现远距离传播的能量传递形式，声纳设备则是海上军事领域的“顺风耳”，能够在远距离侦听到潜艇、舰船等发出的声音涟漪。全光纤水听器阵列是一种探测水下声呐的装置，在军事应用中，常用于航母、军舰的声呐探测和海底观测网的搭建。由光纤水听器构成的海防传感网络系统，是目前正在开发的新兴防卫系统，该系统已开始用于海上边防和重要军事地区的海防警戒。未来，还可以把光纤水听器与陆地侦听站和空天探测卫星编织成的一张天、地、海的综合探测网，或将成为军事物联传感网络的重要组成部分。

2、资源勘测

石油、天然气等勘探中的运用丝毫不亚于军事方面，用光纤水听器采集地震波信号，经过信号处理可得到待测区域的资源分布信息。能及时掌握油库油罐的液位、温度、压力、油气浓度等状态参数，可以大大提高油库的进油、储油和管理的工作效率，极大的提高安全保障。还能通过对各物理量的分析，实时监测井下情况，从而优化采油生产、提高采收率、减少修井作业。

3、 管道测漏

全光纤水听器阵列用于供水、气、油等介质的管网系统已成为日常生活和经济发展的重要部分，如果泄漏会严重影响民众生活、造成经济损失，分布式光纤声波传感技术、点式光纤水听器与分布式光纤温度传感技术结合可做到对气体、液体（原油或其他液体）输送管道全天候监测，报警。

4、水声物理研究及其他运用

运用于研究海洋环境中的声传播、海洋噪声、混响、海底声学特性以及声学目标特性等；也可以制作鱼探仪，用于海洋捕捞作业；还可以记录海洋生物发出的声音，研究海洋生物以及实现对海洋环境的监测等。