[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

说明书

本发明提供的干涉型光纤水听器的自由场激光绝对校准方法，涉及水听器校准领域。该干涉型光纤水听器的自由场激光绝对校准方法包括：利用激光干涉系统复现水下声压量值；获取光纤水听器的输出相移；根据声压量值和输出相移，计算光纤水听器相移灵敏度。本发明提供的干涉型光纤水听器的自由场激光绝对校准方法用于对光纤水听器的自由场相移灵敏度进行绝对校准，能够降低测量不确定度，进一步提升光纤水听器的测量及水下探测能力；同时，该校准方法步骤简单、操作便捷，可方便地完成光纤水听器的绝对校准，在待测水听器数量较多时优势更为明显。

技术领域

本发明涉及水听器校准领域，具体而言，涉及一种干涉型光纤水听器的自由场激光绝对校准方法。

背景技术

光纤水听器是一种用于测量水下声信号的新型传感器，相比压电型水听器具有探测灵敏度高、抗电磁干扰能力强、易于水下大规模成阵等优点，广泛应用于海洋资源勘探、海洋噪声测量、水下目标探测等领域。根据工作原理，光纤水听器可分为干涉型、强度型、光栅型，其中，干涉型光纤水听器最为成熟且已广泛应用。为保证光纤水听器测量水下声信号的准确、一致，提升其在水声工程应用中的性能，须对光纤水听器灵敏度进行出厂校准及使用中的定期校准。

自由场校准是水听器在常用频段的主要校准方法，分为比较法和绝对法两种校准方式。比较法通过与标准水听器的测量结果对比，利用标准水听器的灵敏度计算待测水听器的灵敏度，其优点是校准过程方便快捷，但不是原级校准方法，测量不确定度较大，难以适用水下精密测量场景。绝对法又包含互易法和激光法：互易法是水听器校准长期使用的一种基准级方法，优点在于技术成熟度高、测量稳定性好，缺点是不直接复现声压量值，校准过程须多次测量不同换能器对的电转移阻抗，涉及换能器和水听器的往复安装和测试，操作繁琐，对被校水听器的结构有一定要求，在光纤水听器校准上有较大限制，应用难度很大；而激光法直接复现水中声压量值并溯源至激光波长，校准过程简易便捷、可操作性强，测量不确定度更小，十分适合光纤水听器的绝对校准。

发明内容

本发明的目的包括，提供一种干涉型光纤水听器的自由场激光绝对校准方法，其用于对光纤水听器的自由场相移灵敏度进行绝对校准，能够降低测量不确定度，进一步提升光纤水听器的测量及水下探测能力；同时，该校准方法步骤简单、操作便捷，可方便地完成光纤水听器的绝对校准，在待测水听器数量较多时优势更为明显。

本发明的实施例可以这样实现：

本发明实施例提供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，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。

进一步地，在可选的实施例中，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。

进一步地，在可选的实施例中，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；