[发明专利]一种干涉型光纤水听器的自由场激光绝对校准方法

权利要求书

1.一种干涉型光纤水听器的自由场激光绝对校准方法，用于对干涉型光纤水听器自由场相移灵敏度进行绝对校准，其特征在于，所述方法包括：

利用激光干涉系统复现水下声压量值；

获取所述光纤水听器的输出相移；

根据所述声压量值和所述输出相移，计算所述光纤水听器相移灵敏度。

2.根据权利要求1所述的干涉型光纤水听器的自由场激光绝对校准方法，其特征在于，在所述利用激光干涉系统复现水下声压量值的步骤中：

通过信号源和功率放大器激励水声发射换能器，使所述水声发射换能器辐射脉冲正弦信号，在消声水槽内产生自由场声场；

将反光透声薄膜放置在所述自由场声场中；

调整激光测量光束、所述水声发射换能器的声中心、所述反光透声薄膜的中心，使三者位于同一水平面上，以使所述激光测量光束能够垂直入射所述反光透声薄膜，其中，所述激光测量光束垂直射入所述反光透声薄膜后沿原路返回，所述激光测量光束与所述水声发射换能器的声束共线。

3.根据权利要求2所述的干涉型光纤水听器的自由场激光绝对校准方法，其特征在于，所述利用激光干涉系统复现水下声压量值的步骤包括：

激励所述水声发射换能器，使其辐射的脉冲正弦信号在消声水槽内产生自由场声场，所述反光透声薄膜在所述声场的作用下振动，且所述反光透声薄膜的振动速度即为水质点的振速；

通过激光系统发出所述激光测量光束，所述激光测量光束垂直射入所述反光透声薄膜沿原路返回后，与所述激光系统内部的参考光发生干涉，得到多普勒频移值和振速值

根据水的密度、水中声速、水的等效折射系数以及所述振速值，计算所述水下声压量值。

4.根据权利要求3所述的干涉型光纤水听器的自由场激光绝对校准方法，其特征在于，在所述得到多普勒频移值和振速值的步骤中，通过将干涉后的信号经过零点或反正切解调方法，解调得到所述多普勒频移值和所述振速值

5.根据权利要求3所述的干涉型光纤水听器的自由场激光绝对校准方法，其特征在于，在所述根据水的密度、水中声速、水的等效折射系数以及所述振速值，计算所述水下声压量值的步骤中，通过以下公式计算所述水下声压量值，式中，ρ为水的密度，c为水中声速，n^*为水的等效折射系数。

6.根据权利要求2所述的干涉型光纤水听器的自由场激光绝对校准方法，其特征在于，所述反光透声薄膜的厚度远小于激光波长、宽度在4μm–5μm之间，且所述反光透声薄膜的表面镀有十纳米级厚度的金属层。

7.根据权利要求1所述的干涉型光纤水听器的自由场激光绝对校准方法，其特征在于，在获取所述光纤水听器输出相移的步骤中：

在完成声压复现后，将所述反光透声薄膜从水中取出；

将待校准的所述光纤水听器放置在所述消声水槽内，并使所述光纤水听器声的中心与所述反光透声薄膜的测量点重合。

8.根据权利要求7所述的干涉型光纤水听器的自由场激光绝对校准方法，其特征在于，使所述光纤水听器的声中心与所述反光透声薄膜的测量点重合的步骤包括：

在所述消声水槽的侧壁设置辅助激光定位笔，并使所述辅助激光定位笔发出的辅助光束与激光测量光束在薄膜测量点相交，以相交点作为标注点；

参考所述标注点放置所述光纤水听器，以使所述光纤水听器的声中心与所述标注点重合。

9.根据权利要求7所述的干涉型光纤水听器的自由场激光绝对校准方法，其特征在于，所述获取所述光纤水听器的输出相移的步骤包括：

激励所述水声发射换能器，使其辐射的脉冲正弦信号在所述消声水槽内产生自由场声场，使所述光纤水听器在所述声场的作用下输出信号；

解调所述输出信号，获得所述光纤水听器的输出相移。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的干涉型光纤水听器的自由场激光绝对校准方法，其特征在于，根据所述声压量值和所述输出相移，计算所述光纤水听器相移灵敏度的步骤中，根据以下公式得到灵敏度：

式中，为所述光纤水听器的输出相移，p为所述光纤水听器所在位置的水下声压量值。