基于薄膜偏心反射的光纤水听器的制备

发布时间：2020-05-09 14:31

【摘要】：得益于于光纤传感和光电子技术近几十年来的高速发展,光纤水听器已进入实用阶段。相比于传统的压电水听器,光纤水听器具有体积小、频响范围宽、自噪声低、灵敏度高、动态范围大、抗电磁干扰能力强、易于成阵、适合长距离传输等优点。光纤水听器作为声呐的关键组成部分,在军工领域潜力巨大,尤其是在阵列和反潜方面的优势无可替代。本论文中,利用镀金不锈钢薄膜和镀金石英薄膜作为反射应变薄膜,分别制备了两种光纤水听器。其中,利用位于应变薄膜偏心位置的光纤准直器,进行发射和接收光束。由于光纤准直器能汇聚光束,具有光束发散角小、传输耦合损耗低、工作距离不敏感等优点。所制备的光纤水听器具有体积小、灵敏度高、成本低的优势。此外,通过调节应变薄膜的直径和厚度,可以灵活的调节光纤水听器的灵敏度和响应带宽。本论文自主搭建了光纤水听器的静态和动态测试系统,检测了已制备的光纤水听器对静态压力和不同频率声压的响应情况。实验结果表明:对于静态压力检测,基于镀金石英薄膜的光纤水听器的测试结果能够与理论分析吻合;对于声压检测(声波频率为8KHz、25KHz、200KHz和1MHz),在0.3—500Pa的声压范围光纤水听器的响应具有良好的线性度。以25KHz的声波频率为例,直径7mm的镀金石英薄膜水听器的灵敏度和最低检测极限分别达到-186 dB reV/μPa和0.7 mPa/Hz~(1/2),优于陶瓷压电换能器(在25KHz的中心频率处,其灵敏度和最低检测极限分别为-191 dB re V/μPa和1.2 mPa/Hz~(1/2))。在数据处理方面,采用基于快速傅里叶变换和矩阵乘法原理编写的MATLAB窄带带通滤波函数进行信号滤波。与传统的带通滤波器不同,针对于带阻频率范围内的无关信号,窄带带通滤波函数采取的是截断的处理方式而非传统意义上的逐步衰减。实际滤波过程中,一旦通带的中心频率(测试频率)和输入信号的采样率确定,相应的窄带带通滤波函数的最高低通频率和最低高通频率也随之确定。实验中针对测试频率的变化,通过调整参数,窄带带通滤波函数皆取得了理想的滤波效果,具有良好的普适性。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB565.1

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本文编号：2656283