[发明专利]一种光纤水听器阵列的灵敏度快速标定装置及方法

说明书

本发明涉及一种光纤水听器阵列的灵敏度快速标定装置及方法，包括：声信号模块、标准水听器、球形支架和信号解算模块等。通过将光纤水听器阵列及标准水听器固定于球形支架上，声源放置于球形支架的球心处，来实现待测光纤水听器阵元和标准水听器处于相同声压的声场中，通过一次标定即可实现阵列中全部光纤水听器阵元的灵敏度测量。该方案具有结构简单，易于实现等优点，能有效提高光纤传感器阵列的灵敏度测试效率。

技术领域

本发明涉及光纤水听器领域，主要是一种光纤水听器阵列的灵敏度快速标定装置及方法。

背景技术

光纤水听器的灵敏度的定义为：有声信号引起的光纤水听器的干涉仪两臂的相位差在于声场中引入水听器前存在于水听器声中心位置处的自由场声压的比值。单位：弧度/帕(rad/Pa)。

一般，将上述灵敏度与其基准值的比值求以10为底的对数得到相位灵敏级，以此表示光纤水听器对声压的响应灵敏度。单位：分贝(dB)。

M＝20×lg(M_P/M_R) (2)

其中，基准值M_R＝1rad/μPa。

光纤水听器灵敏度的测量一般通过比较法进行。基本原理如下，将待测光纤水听器与标准水听器置于水池的同一声场中进行声压测量，两者的测量结果进行比较得到光纤水听器的灵敏度。

在光纤水听器组成阵列时，由于阵列的长度限制，很难保证阵列所有光纤水听器阵元处于同一声压的声场中。为了准确测量待测光纤水听器的灵敏度，需将标准水听器固定于待测的光纤水听器附近，确保两者处于同一声压的声场中，然后进行光纤水听器的灵敏度测试。

由此可知，在测试光纤水听器阵列的灵敏度时，需要反复将整个光纤水听器阵列从水池中提出水面，移动标准水听器至下一个待测光纤水听器附近进行固定。因此，光纤水听器阵列的灵敏度测试步骤繁琐，工作量大，特别是随着光纤水听器阵列规模的不断扩大，一个阵列的灵敏度测试需要耗费多日。同时，由于需要反复的提升、下放光纤水听器阵列，也增加了阵列损坏的风险。

发明内容

针对目前光纤水听器阵列中，光纤水听器灵敏度标定测试步骤繁琐，工作量大，同时反复的提升、下放光纤水听器阵列，容易增加阵列损坏风险的问题，本发明提供一种光纤水听器阵列的灵敏度快速标定装置及方法，通过控制声源与待测光纤水听器阵列间的空间位置关系，实现了待测光纤水听器阵元和标准水听器处于相同声压的声场中，一次标定即可实现阵列中全部光纤水听器阵元的灵敏度测量。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。一种光纤水听器阵列的灵敏度快速标定的装置，主要包括

声信号模块，包括声源控制器及声源，用于输出声压信号；

标准水听器，用于测量声压信号；

待测光纤水听器阵列，用于接收声压信号；

球形支架，用于固定待测光纤水听器阵列和标准水听器，球面呈缕空结构结构，使得待测光纤水听器阵列和标准水听器处于相同声压的声场中；

所述的球形支架通过承力绳与光纤水听器陈列缆盘相连接，用于球形支架的吊放，使得声源放置于球形支架的球心处；

信号解算模块，用于解算待测光纤水听器阵列的灵敏度。

所述的标准水听器固定于球形支架的外壁，待测光纤水听器阵列呈螺旋状紧密盘绕在球形支架外壁上，待测光纤水听器阵列中各阵元与标准水听器位于同一个球面上。