光纤水听器矢量水听器

矢量水听器结构组成
矢量水听器是一种测量水流速和流向的仪器。

它主要由以下几部分组成：
1. 矢量传感器：矢量传感器是矢量水听器的核心部件，它通常由三个单独的水听器组成，分别测量水流速度在X轴、Y轴
和Z轴方向上的分量。

这三个传感器通常采用磁敏感的装置，利用磁场感应原理测量水流速度。

2. 信号处理单元：信号处理单元用于接收和处理矢量传感器采集到的信号。

它通常包含放大、滤波和数字转换等部分，将传感器采集到的模拟信号转换成数字信号，并进行相应的算法处理，得到水流速度和流向。

3. 数据存储单元：数据存储单元用于存储矢量水听器采集到的数据。

它通常包含存储芯片或存储器，可以将采集到的数据保存起来，以供后续分析和使用。

4. 供电部件：矢量水听器需要供电才能正常工作，供电部件通常包括电源和电池等，可以为仪器提供所需的电能。

5. 外壳和连接器：矢量水听器通常具有防水和耐腐蚀的外壳，以保护内部组件不受环境的影响。

同时，它还配备有连接器，可以连接其他外部设备，如数据采集器或计算机。

总的来说，矢量水听器的结构主要包括矢量传感器、信号处理
单元、数据存储单元、供电部件以及外壳和连接器等组成部分。

这些组件相互配合，实现测量水流速和流向的目的。

压差式光纤矢量水听器频响特性的研究压差式光纤矢量水听器频响特性的研究摘要：压差式光纤矢量水听器（FOSVH）是一种基于光纤传感技术的水听器，主要用于水下声学信号的检测和测量。

本文通过实验研究，探索了压差式光纤矢量水听器的频响特性，了解其在声学信号处理和水下环境监测中的应用潜力。

引言：水听器是一种用于接收水中声波信号并将其转化为电信号的装置，广泛应用于海洋工程、海洋科学研究和海洋资源勘探等领域。

传统的水听器通常采用压电材料或磁光材料作为敏感元件，其灵敏度和频率响应受到一定限制。

而压差式光纤矢量水听器则利用了光纤传感技术的优势，具有高灵敏度、宽频带特性和低噪声等优点，因此成为了当前研究的热点之一。

方法：本研究采用了压差式光纤矢量水听器作为实验对象，并采用了实验室自行设计的信号发生器和精密测量设备进行测试和数据采集。

首先，我们测量了压差式光纤矢量水听器在不同频率下的压力输出信号，并通过信号发生器产生了各种频率的声波信号进行输入。

然后，将输出信号与输入信号进行比较，计算得到压差式光纤矢量水听器的频响特性曲线。

最后，我们还研究了不同参数（如温度、压力等）对压差式光纤矢量水听器频响特性的影响。

结果与讨论：实验结果表明，压差式光纤矢量水听器在较宽频率范围内具有较为均匀的响应特性。

频率范围从几十Hz到几千Hz，其灵敏度变化较小，频率响应较为平坦。

在高频率情况下，压差式光纤矢量水听器的灵敏度略有下降，这可能是由于光纤耦合效应导致的损耗。

此外，实验结果还表明，温度和压力对压差式光纤矢量水听器的频响特性影响较小。

结论：通过对压差式光纤矢量水听器频响特性的研究，我们认识到该传感器在声学信号处理和水下环境监测方面具有广泛应用潜力。

压差式光纤矢量水听器的高灵敏度和宽频带特性使其能够准确接收和分析水下声学信号，为海洋科学研究和海洋工程提供了有效手段。

此外，由于其结构简单且易于制造，压差式光纤矢量水听器具有较低的成本和良好的可靠性。

Journal of Sensor Technology and Application 传感器技术与应用, 2023, 11(2), 194-201 Published Online March 2023 in Hans. https:///journal/jsta https:///10.12677/jsta.2023.112021水声换能器研究现状与发展吴锐锋，王一博，胡童颖，崔廷放广州海洋地质调查局，广东 广州收稿日期：2023年1月3日；录用日期：2023年3月22日；发布日期：2023年3月31日摘要水声换能器在现代海洋军事与海洋资源开发中有着举足轻重的地位。

本文通过阐述水声换能器功能性材料技术、换能器、水听器技术取得的国内外领先成果和应用现状，最后对我国水声换能器的发展动态谈些认识与展望。

关键词水声换能器，水听器技术，发展动态Progress and Development of Underwater Acoustic TransducerRuifeng Wu, Yibo Wang, Tongying Hu, Tingfang CuiGuangzhou Marine Geological Survey, Guangzhou GuangdongReceived: Jan. 3rd , 2023; accepted: Mar. 22nd , 2023; published: Mar. 31st , 2023AbstractUnderwater acoustic transducer plays a pivotal role in modern marine military and marine re-source development. This paper expounds the leading achievements and application status of un-derwater acoustic transducer functional material technology, transducer and hydrophone tech-nology at home and abroad, then give the development trends of underwater acoustic transducer.KeywordsUnderwater Acoustic Transducer, Hydrophone Technology, Development Trends吴锐锋等Copyright © 2023 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言当今世界各国积极发展海洋军事的战略中不难发现，探测安静型、隐形化目标，发展海洋装备从而加强海上防御能力，都是不可或缺的一部分。

摘要摘要海洋资源的开发与领海权益保护日益受到国家的重视，水声技术是当前研究和探索海洋的主要手段。

水听器作为水声探测的核心部件，其性能的好坏决定了整个系统性能的优劣。

光纤矢量水听器具有性能可靠且易于复用等优点，但也存在裸光纤灵敏度不足且光纤本身较为脆弱等缺点，如何有效的改善这些缺点同时提高探测灵敏度和工作频带宽度是当下的研究热点。

本文从光纤光栅法布里-珀罗（FBG-FP）腔的光谱特性出发，深入探讨了光纤FBG-FP的传感性能，并结合薄壁空心刚性圆柱结构理论，建立了光纤FBG-FP矢量声波传感理论模型，仿真与实验分析了传感器的加速度灵敏度与谐振频率受结构参数的影响。

采用数字化相位生成载波（PGC）解调方法，搭建全光纤矢量水听器系统，实现了高灵敏度矢量声波探测。

本文的主要工作有：1.开展了FBG-FP腔光谱特性研究。

分析推导了光纤光栅（FBG）以及由其构成的法布里-珀罗（F-P）腔的光传输特性和反射光谱特性，设计了基于非平衡迈克尔逊干涉仪的相干检测光路并提出了抗随机相位衰落和消偏振衰落的方案。

依据弱反射FBG-FP传感原理推导了系统干涉条纹的可见度函数，仿真分析了光谱、光程失配对光路相干性的影响。

为实现高灵敏度的矢量声波探测系统奠定了基础。

2.建立了薄壁圆柱的同振型光纤矢量声波敏感结构理论模型。

仿真分析了芯轴材料、结构参数对矢量声波敏感探头的加速度灵敏度和频率特性的影响。

通过优化参数，设计、制作了多个声敏感探头，并分别进行了加速度灵敏度和频率特性测试实验。

实验结果表明：通过增加惯性元件质量、减小圆柱壳壁厚、增加柱体高度可有效提升探头加速度灵敏度。

3.开展了数字化PGC解调方案与信号处理算法研究，仿真验证了全数字化信号处理算法的可行性。

提出了波分复用结合低反射率FBG-FP的全光纤矢量水听器系统方案，分析了矢量声波信号探测原理，并实验验证了光纤矢量水听器的指向性，其垂直方向上的加速度灵敏度差值为-25 dB。

专利名称：一种三维压差式光纤矢量水听器
专利类型：发明专利
发明人：张滔,陈超育,石滔,徐栋,刘忠,郭运动,吴杰,邓衡军申请号：CN201711450068.X
申请日：20171227
公开号：CN107990971A
公开日：
20180504
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种三维压差式光纤矢量水听器，包括底座、支柱、6个光纤水听器、水听器安装板、水听器固定件、水听器Z轴固定件和盖板，所述底座包括底座、预留光纤出入口、底座盖板，所述支柱由3类支柱构成，1号支柱贯穿水听器安装板，2号支柱与3号支柱共同支撑水听器安装板，所有支柱最终与底座、盖板连接形成支柱框架；光纤水听器与水听器固定件及水听器安装板固定安装。

本发明的三维压差式光纤矢量水听器结构合理，制作工艺简单，可靠性高。

本发明水听器很好的降低了由于矢量水听器安装在运动载体上引起的加速度干扰信号的影响，同一维压差式相比，可获取全空间声压和矢量声速信息，经水声信号处理，可直接得到目标的方位。

申请人：长沙深之瞳信息科技有限公司
地址：410008 湖南省长沙市开福区湘雅路街道芙蓉中路一段288号金色地标大厦栋A805房国籍：CN
代理机构：长沙新裕知识产权代理有限公司
代理人：周跃仁
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矢量水听器标准
矢量水听器的标准包括多个国家和组织制定的规范和标准，例如国家计量检定规程、国家计量技术规范、法国标准化协会的标准等。

具体来说，有如下标准可供参考：
国家计量技术规范JJF 规定了20Hz～2000Hz的矢量水听器校准规范。

国家计量技术规范JJF 规定了1kHz～10kHz的矢量水听器校准规范（自由场比较法）。

法国标准化协会的NF EN :2005规定了电声学测听设备中测量听觉阻抗或导纳的仪器的标准（阻抗计或导纳计）。

HU-MSZT的MNOSZ 规定了污水测量器的风格设计标准。

此外，还有一些专门针对矢量水听器设计的国家计量检定规程，例如JJG 。

请注意，这些标准可能会随着时间的推移而更新或改变。

因此，建议在具体应用中查阅最新的标准或寻求专业人士的建议。

光纤矢量水听器的设计与研究XX（安徽大学xxxxxxxxxxxxXX学院，安徽合肥）摘要：光纤矢量水听器是建立在光纤技术，光电子技术基础上的水下声信号传感器。

本文在介绍了强度型、干涉型和光纤光栅型矢量水听器原理的基础上，比较了它们的灵敏度、测量范围和抗干扰能力等参数。

干涉型光纤矢量水听器是通过水中声波对光纤的压力来改变纤芯折射率或长度,从而引起光纤中传播光束光程的变化，通过检测其相位差得到水声信息。

光纤矢量水听器被广泛的用于拖曳阵、固定阵、船壳阵和声呐浮标中，是现代海洋技术不可或缺的一部分。

关键词：光纤矢量水听器，强度型，干涉型，光纤光栅型，潜艇拖曳阵Design of Optical Fiber Vector HydrophoneGe Xin（Anhui University ，physics and Material science College，AnHui HeFei）Abstract：Optical fiber vector hydrophone is the underwater acoustic signal sensor,which is based on optical fiber technology and photoelectron technology.This paper compared their sensitivity, measuring range ,Anti-jamming capability and other Parameter, based on describing Strength Type,Interference type and optical fiber grating type.Interferometric fiber optic vector hydrophone obtain acoustic information by detecting the water pressure.Acoustic pressure of the water changes the length of the fiber core refractive index,which force the optical path difference changing.Optical fiber vector hydrophone is widely used for Towed Array,Fixed array ,Hull array and Sonar buoy,which is an integral part of marine technologyKey words：Optical fiber vector hydrophone,Strength Type,Interference Type, Optical fiber Grating Type,Towed Array光纤矢量水听器是建立在光纤技术，光电子技术基础上的水下声信号传感器，其信号的探测与传输均以光作为传输媒介，更具有体积小，重量轻，抗电磁干扰，灵敏度高等特性，被广泛的用于水下打捞作业，军事侦察，国防等重要方面。

光纤水听器工作原理
嘿，朋友们！今天咱来聊聊光纤水听器的工作原理，这可真是个神奇的玩意儿啊！
你看啊，这光纤水听器就像是一个超级敏锐的小耳朵，专门在水下倾听各种声音呢。

它的核心就是那细细的光纤啦。

就好像我们的耳朵里有各种精巧的结构来接收声音一样，光纤水听器里的光纤也有着特别的本事。

想象一下，当水下有声音产生的时候，就像是水面泛起了一圈圈的涟漪。

这些声音的波动会让光纤发生微小的变化，就好像我们轻轻拨动一根琴弦一样。

光纤会把这些微小的变化准确地捕捉到，然后通过一系列复杂的过程，把声音的信息传递出来。

这多厉害呀！它能听到我们人耳听不到的声音，还能那么精准地捕捉到。

而且它还特别耐用，不像我们的耳朵那么容易受伤。

你说它是不是很牛？
光纤水听器就像是水下的音乐大师，能分辨出各种不同的声音旋律。

不管是鱼儿游动的声音，还是轮船航行的声音，它都能分得清清楚楚。

它在水下默默地工作着，为我们人类提供着各种重要的信息。

它也像是一个水下的情报员呢，随时向我们汇报水下的情况。

在海洋探索中，它可是立下了汗马功劳。

帮助我们了解海洋的奥秘，探索那些未知的领域。

真的很难想象，如果没有光纤水听器，我们对水下世界的了解会少多少啊！它让我们能更深入地了解海洋，就像给我们打开了一扇通往水下神秘世界的大门。

所以说啊，光纤水听器真的是个了不起的发明！它让我们能更好地探索水下世界，为我们的生活和科学研究都带来了巨大的帮助。

难道不是吗？。

专利名称：一种宽带高灵敏度平面型光纤矢量水听器专利类型：发明专利
发明人：金梦群,王力求,张自丽,葛辉良,倪程辉
申请号：CN201510661415.8
申请日：20151014
公开号：CN105300505A
公开日：
20160203
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种宽带高灵敏度平面型光纤矢量水听器，主要包括光纤加速度传感单元，该水听器由4个光纤加速度传感单元串联组成，2×2耦合器和法拉第旋转镜固定在干涉仪盒中，加速度传感单元和干涉仪盒固定在聚氨酯泡沫板上，固定螺钉分布在聚氨酯泡沫板的四角，水听器的输入和输出光纤由光缆引出，最外层由聚氨酯胶层灌注密封；其中光纤加速度传感单元主要包括光纤盘、增敏结构和外壳，两个光纤盘用聚氨酯胶粘接在增敏结构的上下表面，增敏结构与上下两个外壳之间用环氧胶粘接。

本发明的有益效果为：对于共形阵水听器宽工作频带、高灵敏度的要求，进行了加速度传感单元及水听器的光路和结构的优化设计，解决了相应的工艺实现及装配技术问题。

申请人：中国船舶重工集团公司第七一五研究所
地址：311499 浙江省杭州市富阳区富春街道桂花西路82号
国籍：CN
代理机构：杭州九洲专利事务所有限公司
代理人：陈继亮
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