北京神州普惠科技股份有限公司
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訪(fǎng)問(wèn)次數(shù)：1402更新時(shí)間：2021-06-24 18:35:37
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光纖水聽(tīng)器簡(jiǎn)介
光纖水聽(tīng)器是一種建立在光纖、光電子技術(shù)基礎(chǔ)上的水下聲信號(hào)傳感器。它通過(guò)高靈敏度的光學(xué)相干檢測(cè)，將水聲振動(dòng)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，通過(guò)光纖傳至信號(hào)處理系統(tǒng)提取聲信號(hào)信息。它具有靈敏度高、頻響特性好等特點(diǎn)。采用光纖做信息載體，適宜遠(yuǎn)距離大范圍監(jiān)測(cè)。光纖水聽(tīng)器主要用于海洋聲學(xué)環(huán)境中的聲傳播特性、噪聲、混響、海底聲學(xué)特性、目標(biāo)聲學(xué)特性等的研究，是現(xiàn)代反潛、水下兵器試驗(yàn)、海洋石油勘探和海洋地質(zhì)調(diào)查的*探測(cè)手段。
光纖水聽(tīng)器基本結(jié)構(gòu)
目前，干涉型光纖水聽(tīng)器技術(shù)成熟，其基本原理：由激光器發(fā)出的激光經(jīng)光纖耦合器分為兩路，一路構(gòu)成光纖干涉儀的信號(hào)臂，接受聲波的調(diào)制，另一路則構(gòu)成參考臂，不接受聲波的調(diào)制，或者接受聲波的調(diào)制與信號(hào)的調(diào)制相反。接受聲波調(diào)制的光信號(hào)經(jīng)后端反射膜反射后返回光纖耦合器，發(fā)生干涉，干涉的光信號(hào)被光電探測(cè)器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)信號(hào)處理獲取聲波的信息。
光纖水聽(tīng)器的核心優(yōu)勢(shì)
01：靈敏度高，頻響特性好
光纖水聽(tīng)器采用光學(xué)原理探測(cè)水聲信號(hào)，靈敏度高。由于其自噪聲低的特性決定了其可檢測(cè)的最小信號(hào)比傳統(tǒng)壓電水聽(tīng)器要低2～3個(gè)數(shù)量級(jí)，這使弱信號(hào)探測(cè)成為可能。
02：適于遠(yuǎn)距離傳輸與組陣
光纖傳輸損耗小，適于遠(yuǎn)距離傳輸。光纖水聽(tīng)器采用空分、波分和時(shí)分等技術(shù)進(jìn)行多路復(fù)用，適于制造大規(guī)模水聲探測(cè)陣列。水聽(tīng)器數(shù)目越多，光纖水聽(tīng)器系統(tǒng)的性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)越明顯。
03：動(dòng)態(tài)范圍大
光纖水聽(tīng)器的動(dòng)態(tài)范圍可以達(dá)到120～140dB。這使得光纖水聽(tīng)器既可以探測(cè)弱信號(hào)，也可以探測(cè)強(qiáng)信號(hào)。
04：抗電磁干擾與信號(hào)串?dāng)_能力強(qiáng)
光纖水聽(tīng)器信號(hào)傳感與傳輸均以光為載體，幾百兆赫以下的電磁干擾影響非常小，各通道信號(hào)串?dāng)_也十分小。
05：信號(hào)傳感與傳輸一體化，提高系統(tǒng)可靠性
激光由光源發(fā)出，經(jīng)光纖傳輸至光纖水聽(tīng)器，并在獲取聲信號(hào)后再經(jīng)光纖傳回到岸上或船上的信號(hào)處理設(shè)備，水下無(wú)需供電。另外，光纖對(duì)水密性要求低，耐高溫、抗腐蝕，這些都將大大提高系統(tǒng)的可靠性。
06：工程應(yīng)用條件降低
采用全光光纖水聽(tīng)器的聲吶系統(tǒng)，探測(cè)陣及傳輸纜體積小重量輕，易于收放，特別對(duì)拖曳陣列，由于工程應(yīng)用條件的降低而使許多復(fù)雜的安裝使用問(wèn)題得以解決。
光纖水聽(tīng)器陣列探測(cè)系統(tǒng)
北京神州普惠公司研制的光纖水聽(tīng)器陣列探測(cè)系統(tǒng)以光纖光電技術(shù)為核心，結(jié)合濕端大規(guī)模陣列集成技術(shù)和干端海量數(shù)據(jù)高速采集、存儲(chǔ)、處理技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于水聲探測(cè)、水聲測(cè)試分析、海洋安防、海洋石油勘探和海洋地質(zhì)調(diào)查、海洋環(huán)境觀測(cè)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。
大規(guī)模光纖水聽(tīng)器陣列探測(cè)系統(tǒng)由光纖水聽(tīng)器陣列、光源光調(diào)制放大系統(tǒng)、光電信號(hào)處理系統(tǒng)、水聲信號(hào)處理系統(tǒng)、綜合信息存儲(chǔ)顯控系統(tǒng)等部分組成。其中，光纖水聽(tīng)器陣列為濕端設(shè)備，光源光調(diào)制放大系統(tǒng)、光電信號(hào)處理系統(tǒng)、水聲信號(hào)處理系統(tǒng)、綜合信息存儲(chǔ)顯控系統(tǒng)為干端設(shè)備。
1、光纖水聽(tīng)器陣列
光纖水聽(tīng)器陣列是把光纖水聽(tīng)器復(fù)接成陣列，完成聲場(chǎng)信號(hào)的采集，獲得目標(biāo)的詳細(xì)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)水下目標(biāo)的定位。采用模塊化設(shè)計(jì)及多路復(fù)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)用較少的組件形成分布式光纖水聽(tīng)器陣列，降低維護(hù)的復(fù)雜程度。光纖水聽(tīng)器陣列根據(jù)使用需要可分為拖曳陣、測(cè)噪系統(tǒng)、岸基陣、舷側(cè)陣等。
2、光源光調(diào)制放大系統(tǒng)
光源光調(diào)制放大系統(tǒng)用于產(chǎn)生光纖水聽(tīng)器陣列探測(cè)所需的光脈沖信號(hào)。光源光調(diào)制放大系統(tǒng)由高相干光纖激光器、多波長(zhǎng)WDM合波器、連續(xù)光功率放大器、脈沖光功率放大器和高精度、低噪聲電源模塊組成。
3、光電信號(hào)處理系統(tǒng)
光電信號(hào)處理系統(tǒng)用于接收光纖水聽(tīng)器陣列探測(cè)信號(hào)，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換采樣、時(shí)分復(fù)用解調(diào)轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)，輸出給水聲信號(hào)處理機(jī)和終端設(shè)備。配備高速數(shù)據(jù)接口輸出，便于外部系統(tǒng)連接與大系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行；支持大容量存儲(chǔ)硬盤(pán)陣列，具有海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力。
4、水聲信號(hào)處理系統(tǒng)
水聲信號(hào)處理系統(tǒng)提供強(qiáng)大的水聲目標(biāo)探測(cè)與目標(biāo)分類(lèi)識(shí)別功能，通過(guò)DSP與GPU等高速并行處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)在線(xiàn)處理。
大規(guī)模光纖水聽(tīng)器陣列系統(tǒng)的應(yīng)用
1、光纖水聽(tīng)器拖曳陣列系統(tǒng)
光纖水聽(tīng)器拖曳陣列系統(tǒng)由光纖水聽(tīng)器陣列、拖纜、絞車(chē)及干端處理設(shè)備組成。光纖水聽(tīng)器陣列系統(tǒng)可以通過(guò)拖纜拖曳在平臺(tái)后方，探測(cè)水下目標(biāo)的聲信號(hào)，進(jìn)行目標(biāo)的探測(cè)。拖曳平臺(tái)包括潛艇、水面船、UUV等。光纖水聽(tīng)器拖曳陣列系統(tǒng)可以為單線(xiàn)陣系統(tǒng)也可以多條線(xiàn)陣同時(shí)拖曳。多線(xiàn)陣系統(tǒng)具有更遠(yuǎn)的探測(cè)能力，同時(shí)具備左右舷分辨能力。光纖水聽(tīng)器拖曳陣列基元數(shù)可以根據(jù)探測(cè)需要進(jìn)行定制，常用系統(tǒng)有128基元、192基元、256基元、512基元、1024基元等。
2、光纖水聽(tīng)器陣列被動(dòng)警戒系統(tǒng)
目前我國(guó)的水下區(qū)域安保環(huán)節(jié)薄弱，對(duì)水下蛙人、機(jī)器人以及小型水下運(yùn)載器等目標(biāo)的探測(cè)手段缺乏。為實(shí)現(xiàn)重要港口、島礁的水下警戒，保障重要設(shè)施安全，需要構(gòu)建聲、光、電、磁相結(jié)合的立體防御網(wǎng)。光纖水聽(tīng)器陣列被動(dòng)警戒系統(tǒng)能夠探測(cè)水下運(yùn)動(dòng)目標(biāo)輻射噪聲，是實(shí)現(xiàn)水下警戒有效的技術(shù)手段，布放方便、可行性高，在重要的港口可以布放折線(xiàn)型多線(xiàn)陣或隨機(jī)分布的面陣，實(shí)現(xiàn)水下目標(biāo)與水面目標(biāo)的監(jiān)測(cè)，同時(shí)還可布放在島礁周?chē)糜诎卜谰洹?/p>
3、輻射噪聲測(cè)量
基于光纖水聽(tīng)器陣列的水聲測(cè)試分析系統(tǒng)可以滿(mǎn)足水下目標(biāo)噪聲測(cè)試分析的需求。水聲測(cè)試分析系統(tǒng)是新一代噪聲振動(dòng)測(cè)試分析系統(tǒng)，具有強(qiáng)大全面的分析功能，有多種產(chǎn)品可供選擇，并可提供靈活的服務(wù)，可以快速、準(zhǔn)確地為客戶(hù)解決復(fù)雜、高難度的聲振系統(tǒng)和整體測(cè)試問(wèn)題。
水聲測(cè)試分析系統(tǒng)不僅具備傳統(tǒng)的聲壓、聲強(qiáng)、振動(dòng)測(cè)量等功能，更重要的是實(shí)現(xiàn)了基于近場(chǎng)聲全息和聲聚焦技術(shù)的振動(dòng)噪聲的寬帶測(cè)量與綜合分析。水聲測(cè)試分析系統(tǒng)利用近場(chǎng)聲全息技術(shù)和聲聚焦技術(shù)，可以解決：復(fù)雜振動(dòng)結(jié)構(gòu)的噪聲源表面振動(dòng)特性反演、噪聲源識(shí)別與定位、噪聲源特性分析與判別、輻射聲場(chǎng)的全空間重構(gòu)；聲源遠(yuǎn)場(chǎng)指向性預(yù)報(bào)；振動(dòng)噪聲控制效果的測(cè)試與評(píng)價(jià)；聲學(xué)材料聲學(xué)特性的測(cè)試與評(píng)估等。
4、光纖水聽(tīng)器舷側(cè)陣系統(tǒng)
光纖水聽(tīng)器可用于舷側(cè)陣系統(tǒng)，安裝在潛艇的兩舷，可對(duì)水面及水下目標(biāo)進(jìn)行被動(dòng)探測(cè)定位。2003年美國(guó)“弗吉尼亞"號(hào)安裝了2700個(gè)光纖水聽(tīng)器舷側(cè)陣，極大提升了目標(biāo)探測(cè)與跟蹤能力。
5、石油拖曳勘探系統(tǒng)
石油拖曳勘探系統(tǒng)為大規(guī)模拖曳式光纖水聽(tīng)器探測(cè)系統(tǒng)，可用于海底地質(zhì)結(jié)構(gòu)及油氣資源勘探，兼顧水聲目標(biāo)探測(cè)、航經(jīng)海區(qū)海洋環(huán)境數(shù)據(jù)測(cè)量。我司石油拖曳勘探系統(tǒng)與國(guó)外SERCEL公司的壓電拖曳陣系統(tǒng)進(jìn)行海底地質(zhì)結(jié)構(gòu)勘探海上試驗(yàn)。石油拖曳勘探系統(tǒng)獲得完整清晰的海底地質(zhì)結(jié)構(gòu)圖，在淺層結(jié)構(gòu)勘探和精細(xì)度方面，優(yōu)于國(guó)外SERCEL公司壓電拖曳陣系統(tǒng)。
6、石油儲(chǔ)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
石油儲(chǔ)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為大規(guī)模光纖水聽(tīng)器陣列系統(tǒng)，通常部署在石油鉆井平臺(tái)周?chē)瑢?duì)油藏變化進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)，為油藏的規(guī)劃和生產(chǎn)提供重要信息輸入，可有效提高油氣回收率。
