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二、光纖水聽器系統(tǒng)——馬赫-曾德爾干涉儀的應(yīng)用

       水聲傳感器簡(jiǎn)稱水聽器，是在水中偵聽聲波信號(hào)的儀器，作為反潛聲吶的核心部件，在軍事領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。

       光纖水聽器根據(jù)工作原理，可分為強(qiáng)度型、干涉型和光纖光柵型。馬赫-曾德爾干涉型光纖水聽器技術(shù)最為成熟，且適于大規(guī)模組陣。基本原理是，激光器發(fā)出的相干光經(jīng)光纖耦合器分為兩路，進(jìn)入馬赫-曾德爾干涉儀，一路構(gòu)成光纖干涉儀的傳感臂，受聲波調(diào)制產(chǎn)生應(yīng)力變化，與參考臂相比，產(chǎn)生相位差Δφ；另一路構(gòu)成光纖干涉儀的參考臂，不受聲波調(diào)制，或者接受與傳感臂聲波調(diào)制相反的調(diào)制。兩路光信號(hào)在第2個(gè)光纖耦合器處發(fā)生干涉，干涉光信號(hào)經(jīng)光探測(cè)器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)信號(hào)處理后就可以獲取聲波信息，相干檢測(cè)馬赫-曾德爾干涉型光纖水聽器系統(tǒng)如圖4.1.6所示。

圖4.1.6馬赫-曾德爾干涉型光纖水聽器系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

       光纖水聽器用小直徑大數(shù)值孔徑光纖，纏繞在用作傳感臂的充氣卷筒上，該卷筒在聲壓作用下，直徑發(fā)生形變，帶動(dòng)光纖產(chǎn)生軸向應(yīng)變。光纖在聲波作用下，產(chǎn)生與其強(qiáng)弱對(duì)應(yīng)的應(yīng)力，傳感臂與參考臂相比，應(yīng)力產(chǎn)生相位差Δφ，兩路光在耦合器會(huì)合時(shí)發(fā)生干涉。這種利用干涉原理進(jìn)行的測(cè)量，靈敏度高。水聲傳感器是無(wú)源的，可以組成陣列，每個(gè)光纖傳感器可使用不同的波長(zhǎng)。為方便，可使用ITU-T規(guī)范的WDM光柵波長(zhǎng)信號(hào)。也可以使用遠(yuǎn)泵光纖放大器擴(kuò)展系統(tǒng)測(cè)量范圍。