光纖光柵水聽器的研究.pdf

1、聲波是海洋遠距離傳輸?shù)挠行лd體，光纖水聽器是一種把水下聲信號轉換成光信號的換能器，是水聲學中最重要的測量儀器，現(xiàn)已經(jīng)在海洋石油、海洋漁業(yè)、天然氣勘探、醫(yī)學測量等方面得到的廣泛的研究和應用。為了解決傳統(tǒng)壓電結構水聽器抗電磁干擾差等問題，論文以光纖光柵為傳感元件設計了基于等強度懸臂梁結構的光纖光柵水聽器，并對其特性進行了分析和測試，主要研究內容如下：
　　(1)從光纖光柵加速度傳感理論出發(fā)，采用等強度懸臂梁設計了一種新型的光纖光柵水聽

2、器探頭結構，并且針對其交叉敏感特性提出了雙光柵差動結構的溫度補償設計。通過仿真實驗確定探頭的尺寸。
　　(2)通過ANSYS對結構進行有限元分析。分析結果表明:該結構沿x、y、z軸三個方向的靈敏度分別為13.55pm/g、0.0296pm/g和0.00037pm/g，橫向靈敏度均達不到敏感靈敏度的1％，具有良好的橫向抗干擾能力;在敏感方向上一階模態(tài)起到主要作用，并且受其他模態(tài)影響很小，可以避免交叉耦合現(xiàn)象。
　　(3)對所設

3、計的FBG水聽器探頭結構進行封裝，并對其性能進行測試。靜力實驗表明所設計的水聽器探頭的壓力靈敏度為1.1547nm/N，光纖光柵中心波長與應力之間存在良好的線性關系，并未出現(xiàn)啁啾現(xiàn)象;振動測試表明該結構具有較高的振動靈敏度;溫度補償實驗驗證了探頭的溫度補償特性。
　　(4)通過光纖光柵F-P振動解調系統(tǒng)，將振動信號轉換為電壓信號，將測量得到的電壓信號轉換為加速度信號，該方法的掃描速度是傳統(tǒng)光譜儀解調法的300倍。解調得到FBG水聽