[发明专利]一种激光水下声纹光纤探测方法

说明书

本发明公开了一种激光水下声纹光纤探测方法，激光发生器发出的激光信号通过分光器分为两路信号，包括参照激光和探测激光；探测激光照射至水面上，探测激光吸收水面声纳信号后产生反射激光，反射激光依次通过相互连接的偏光片、光纤聚焦镜头、功分器后分为多路，多路反射激光分别进入多根光程差光纤中；参照激光通过多个激光光纤耦合器与各路光程差光纤中的反射激光进行耦合，并送入多个光电鉴相器中；通过对耦合信号进行分析，得到声波的相位信号和振幅，根据多路光纤的相位差，采集一个完整时间段的声纳信号，并通过不同反射激光信号的相位差计算出目标位置，实现声源定位功能。本发明探测精度高，占用空间小，对运载平台的机动性没有影响。

技术领域

本发明涉及水下声波探测技术领域，尤其涉及一种激光水下声纹光纤探测方法。

背景技术

目前，水下探测一般采用拖曳声纳，一般长1-2千米，斜向下深入500米左右的水中，以避开温跃层、盐跃层的限制。但其基阵、拖缆和收放装置占用运载平台的空间大；拖体放人水中工作时，对运载平台的机动有一定影响。水上探测大多通过分析水表面的信号源来进行水下探测，而水面信号源较多，通过单点信号采集分析采集到的信号杂乱且准确度较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种激光水下声纹光纤探测方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种激光水下声纹光纤探测方法，该方法通过以下部件实现：激光发射器、分光器、偏光片、光纤聚焦镜头、功分器、光程差光纤、激光光纤耦合器和光电鉴相器；其中：

激光发生器的输出端与分光器相连，激光发生器发出的激光信号通过分光器分为两路信号，包括参照激光和探测激光；探测激光照射至水面上，探测激光吸收水面声纳信号后产生反射激光，反射激光依次通过相互连接的偏光片、光纤聚焦镜头、功分器后分为多路，多路反射激光分别进入多根光程差光纤中；参照激光通过多个激光光纤耦合器与各路光程差光纤中的反射激光进行耦合，并将耦合信号分别送入多个光电鉴相器中；通过对耦合信号进行分析，得到声波的相位信号和振幅，根据多路光纤的相位差，采集一个完整时间段的声纳信号，并通过不同反射激光信号的相位差计算出目标位置，实现声源定位功能。

进一步地，本发明的光纤聚焦镜头用于进行光学准直，光学准直后的反射激光通过功分器形成多路光程差的光学信号，与参照激光进行耦合，形成光程相位差，再进入光电鉴相器，得到声波的相位信号和振幅，根据多路光纤的相位差，采集一个完整时间段的声纳信号。

进一步地，本发明的通过旋转偏光片的方向，得到某一个方向的声纳信号。

进一步地，本发明的通过旋转偏光片得到不同方向上的声纳信号，通过比对分析，判别某一方向是所需要侦听的声纳信号。

进一步地，本发明的光纤聚焦镜头包括7根聚焦光纤，其中1根聚焦光纤设置在中心位置，其余6根聚焦光纤围绕设置在中心位置的聚焦光纤的周围，并且以中心位置的聚焦光纤为对称中心，其余6根聚焦光纤呈中心对称排布；同一直线上对称的3根聚焦光纤分别采集到的声纳信号，其中2个声纳信号用于消除相位差，最终合成为一个完整的同一相位差信号。

进一步地，本发明的该方法还包括进行标定的方法：

在平静的水面上进行标定，根据水面的高低，实时测量激光发射点与水面的距离γ，以及反射回光纤中的激光的光程差，推算出公式：γ_i＝f(θ_i)，i＝1，2，3...,n，其中θ为光纤的干涉相位，当光纤在不规则波纹中进行测量时，根据测量的θ_i通过标定结果计算出此时γ_i的值；根据此公式推算出光纤光程差，从而得到声波信号的关系式和测量方法。

进一步地，本发明的该方法中光纤光程差的量程测量方法的测量相位范围为：0-π；当超过该测量相位范围时，通过以下两种方法测量：