含側(cè)腔的機(jī)械抗混疊聲低通濾波光纖水聽(tīng)器

理論和實(shí)驗(yàn)研究了液體粘滯系數(shù)對(duì)聲低通濾波光纖水聽(tīng)器聲壓靈敏度頻響特性的影響。為了更好地描述聲低通濾波光纖水聽(tīng)器的聲學(xué)特性,在已建立的低頻集中參量模型中,引入了一個(gè)用于描述系統(tǒng)機(jī)械損耗的參量,即機(jī)械聲阻,從而得到了改進(jìn)后的聲壓傳遞函數(shù)表達(dá)式。仿真結(jié)果表明,粘滯系數(shù)主要影響共振頻率附近的響應(yīng),隨著粘滯系數(shù)的增加,共振頻率基本不變,共振峰值迅速下降。利用蓖麻油粘滯系數(shù)隨溫度變化較大的特性,在充油駐波罐中測(cè)試了不同溫度下聲低通濾波光纖水聽(tīng)器的聲壓靈敏度頻響,結(jié)果與仿真曲線基本吻合,較好地驗(yàn)證了理論分析的正確性。

報(bào)道了一種新穎的具有抗混疊功能的無(wú)源零差邁克耳孫型光纖水聽(tīng)器。它由一個(gè)普通的芯軸型光纖水聽(tīng)器和一個(gè)圓柱型亥姆霍茲共振器構(gòu)成。在駐波罐中對(duì)其聲壓相位靈敏度頻響進(jìn)行了測(cè)量,結(jié)果表明該光纖水聽(tīng)器具有較好的聲低通濾波特性,能有效地抑制聲信號(hào)中的高頻成分,從而實(shí)現(xiàn)抗混疊濾波。該光纖水聽(tīng)器的低頻聲壓相位靈敏度主要由傳感光纖長(zhǎng)度和彈性增敏層的物理特性決定,約為-159db(0db=1rad/μpa)。在1150hz附近出現(xiàn)了一個(gè)共振峰,這主要由圓柱型亥姆霍茲共振器的聲學(xué)特性決定。1150~2280hz頻段內(nèi)的靈敏度衰減率約為50db/倍頻程,1500hz以后的靈敏度衰減量大于10db。這對(duì)于提高我國(guó)未來(lái)聲納系統(tǒng)的抗干擾能力具有十分重要的意義。

本文對(duì)光纖水聽(tīng)器時(shí)分多路復(fù)用陣列系統(tǒng)的構(gòu)成、工作原理等進(jìn)行了介紹分析,并提出了各項(xiàng)參數(shù)的選擇方法和實(shí)踐中需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。

為達(dá)到虛擬檢測(cè)光纖水聽(tīng)器信號(hào)的軟件程序設(shè)計(jì)的目的,采用其輸出信號(hào)特點(diǎn),依據(jù)非ni采集卡特性,對(duì)3×3耦合解調(diào)原理和數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析和比較,做了干涉型光纖水聽(tīng)器itt虛擬檢測(cè)方案,通過(guò)調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)開(kāi)發(fā)基于lab-view的數(shù)據(jù)采集程序,編寫數(shù)據(jù)處理和顯示程序,開(kāi)發(fā)光纖水聽(tīng)器3×3耦合器零差解調(diào)法虛擬檢測(cè)系統(tǒng)。得到該虛擬檢測(cè)系統(tǒng)具有很好的幅值適應(yīng)性和低頻特性的結(jié)論。

當(dāng)前,光纖水聽(tīng)器陣列的多路復(fù)用技術(shù)已成為研究的重要課題之一,而時(shí)分復(fù)用(tdm)技術(shù)被認(rèn)為是最簡(jiǎn)單有效的方案。本文詳細(xì)介紹了8路光纖水聽(tīng)器高速時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程。分析比較了梯形式及平行式兩種光路結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn),并得出最佳光路方案。選擇ti公司生產(chǎn)的tms320f206芯片作為系統(tǒng)控制核心,采用ad公司新出的采樣頻率達(dá)1m的16位ad7677作為a/d轉(zhuǎn)換器,設(shè)計(jì)出8路光纖水聽(tīng)器高速時(shí)分復(fù)用系統(tǒng),測(cè)試結(jié)果表明系統(tǒng)通道間串?dāng)_在-30db左右。對(duì)水聽(tīng)器陣列時(shí)分復(fù)用技術(shù)的發(fā)展具有相當(dāng)?shù)膮⒖純r(jià)值和借鑒意義。

光纖水聽(tīng)器探頭是光纖水聽(tīng)器系統(tǒng)的基礎(chǔ)。分析了直桿式光纖水聽(tīng)器探頭的靜力靈敏度,基于薄板小撓度彎曲理論導(dǎo)出了其靜力靈敏度計(jì)算的解析公式,討論了光纖水聽(tīng)器探頭靈敏度的影響因素,并且利用ansys進(jìn)行了模擬分析,數(shù)值解與解析解比較吻合。

光纖水聽(tīng)器(foh)探頭技術(shù)是foh系統(tǒng)的基礎(chǔ),探頭的動(dòng)力特性直接影響水聽(tīng)器動(dòng)態(tài)響應(yīng)的幅頻特性、響應(yīng)范圍和帶寬。分析了直桿式foh探頭的自由振動(dòng)特性,用rayleigh法導(dǎo)出了其基頻計(jì)算的理論公式,全面地分析了foh探頭基頻的影響因素,并利用ansys對(duì)其前幾階固有頻率和模態(tài)進(jìn)行了模擬分析?；l的數(shù)值模擬結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果比較吻合,最大偏差為5.05%?；l理論計(jì)算公式對(duì)水聽(tīng)器探頭的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。

在光纖水聽(tīng)器時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)中,需要設(shè)計(jì)高增益,大帶寬的信號(hào)檢測(cè)電路。為了減小系統(tǒng)的噪聲同時(shí)抑制通道間串?dāng)_,必須選擇合適的電路帶寬。本文分析了待檢測(cè)信號(hào)帶寬與脈沖形狀的關(guān)系,以及電路串?dāng)_率與電路帶寬、脈沖寬度、通道間延時(shí)的關(guān)系,給出了電路串?dāng)_率的解析表達(dá)式,得到了電路串?dāng)_帶來(lái)的解調(diào)信號(hào)誤差的表達(dá)式,分析表明電路串?dāng)_導(dǎo)致的解調(diào)信號(hào)誤差的幅度與電路串?dāng)_率成正比,與前一通道施加的聲信號(hào)的幅度的貝塞爾函數(shù)成正比,最后給出了與理論分析相符的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

光纖水聽(tīng)器探頭是光纖水聽(tīng)器系統(tǒng)的基礎(chǔ)。分析了直桿式光纖水聽(tīng)器探頭的自由振動(dòng)特性,用rayleigh法導(dǎo)出了其基頻計(jì)算的理論公式,討論了光纖水聽(tīng)器探頭基頻的影響因素,并且利用ansys對(duì)其前幾階固有頻率和模態(tài)進(jìn)行了模擬分析,數(shù)值結(jié)果與解析解比較吻合。

利用ltcc&ltcf(低溫共燒陶瓷和低溫共燒鐵氧體)技術(shù)設(shè)計(jì)和制作了具有標(biāo)準(zhǔn)封裝型號(hào)0805型疊層片式低通濾波器,給出了一個(gè)完整而有效的設(shè)計(jì)流程。并采用介電常數(shù)為14、流延厚度為30μm的陶瓷膜片成功制作了截止頻率在220mhz的三階低通疊層片式濾波器,其外形尺寸為2.0mm×1.2mm×0.9mm。

研究了一種新型、全光纖、寬帶可調(diào)諧環(huán)形腔摻鉺光纖激光器。該激光器利用由單模-多模-單模光纖組成的濾波器實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)可調(diào)諧及激光器的全光纖結(jié)構(gòu)。該濾波器將多模光纖纏繞在偏振控制器上,兩端分別與一段單模光纖相連,通過(guò)調(diào)整偏振控制器的狀態(tài),實(shí)現(xiàn)了中心波長(zhǎng)1542～1560nm的不同激光輸出。單波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)諧激光器的波長(zhǎng)可調(diào)范圍為18nm,邊模抑制比大于40db,3db線寬為0.096nm;進(jìn)一步調(diào)整偏振控制器的狀態(tài)和抽運(yùn)功率,實(shí)驗(yàn)同時(shí)得到了連續(xù)可調(diào)諧的雙波長(zhǎng)、三波長(zhǎng)等多波長(zhǎng)激光輸出。對(duì)于可調(diào)諧的多波長(zhǎng)激光器,通過(guò)調(diào)整偏振控制器的狀態(tài),可實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)間隔及輸出中心波長(zhǎng)兩者可調(diào)。

利用集總參數(shù)元件進(jìn)行疊層片式低通濾波器的設(shè)計(jì),并使用ulf140材料,經(jīng)低溫共燒陶瓷(ltcc)工藝制作出符合0805封裝尺寸要求的截止頻率為200mhz的疊層片式低通濾波器。用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀agilent8722es對(duì)樣品進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試,測(cè)試結(jié)果為:濾波器3db的頻率點(diǎn)為200mhz,500mhz時(shí)帶外抑制達(dá)到26db。其仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果吻合。采用該方法,解決了設(shè)計(jì)和制作ltcc疊層低通濾波器的一致性問(wèn)題。

基于改善多模光纖激光器輸出光束質(zhì)量目的,提出了其含有抑制高階模輸出的光纖濾波器的理論模型.運(yùn)用模式耦合理論,對(duì)此模型進(jìn)行了理論分析,導(dǎo)出了濾波器與端面反射鏡構(gòu)成系統(tǒng)有效反射率的表達(dá)式.并根據(jù)其表達(dá)式作了數(shù)值模擬,結(jié)果為:對(duì)于含濾波器的多模光纖激光器,其高階模的有效反射率較小,低階模的有效反射率較大.結(jié)論表明,在多模光纖激光器系統(tǒng)中設(shè)置一個(gè)光纖濾波器,使得低階模比高階模更容易起振,可以有效地改善其輸出光束的質(zhì)量,為實(shí)驗(yàn)研究提供了一定的理論依據(jù).

運(yùn)用模式耦合理論和穩(wěn)態(tài)速率方程組,對(duì)含有抑制高階模輸出的光纖濾波器的多模光纖放大器的光束質(zhì)量進(jìn)行了分析.分析結(jié)果表明:對(duì)于含有光纖濾波器的多模光纖放大器,總的說(shuō)來(lái),其光束m2因子明顯低于不含有濾波器時(shí)的情況,這表明了前者輸出的光束質(zhì)量更好.結(jié)果說(shuō)明了,在多模光纖放大器系統(tǒng)中設(shè)置一個(gè)光纖濾波器可以有效地改進(jìn)光束質(zhì)量.

設(shè)計(jì)了一種基于機(jī)械感生長(zhǎng)周期光纖光柵(mi-lpg)的雙邊緣濾波光纖布拉格光柵(fbg)傳感解調(diào)方案。采用不同寫制參數(shù)制作了諧振邊帶對(duì)稱交迭,諧振峰值和帶寬相同的兩個(gè)mi-lpg作為濾波器,利用反射fbg信號(hào)通過(guò)不同光譜特性的濾波器時(shí)輸出不同光強(qiáng)的比值對(duì)數(shù)算法確定被測(cè)波長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)表明,本解調(diào)方法能夠精確、穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)fbg傳感信號(hào)的解調(diào),動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)5nm,解調(diào)系統(tǒng)線性擬合計(jì)算值和光譜儀所測(cè)波長(zhǎng)值的均方差為6pm,線性度好,精度高。

介紹了法布里-珀羅干涉型光纖水聽(tīng)器的工作原理,指出了工作點(diǎn)的選擇依據(jù)及系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。繪制了理想情況下光纖法布里-珀羅干涉的諧振曲線。用光彈學(xué)理論分析了光纖的應(yīng)力雙折射問(wèn)題和諧振腔內(nèi)模式分裂問(wèn)題。用模式分裂的原理解釋了水聽(tīng)器的諧振曲線畸變現(xiàn)象,提出了描述諧振曲線畸變的數(shù)學(xué)公式,用mathcad軟件仿真了模式分裂后水聽(tīng)器的干涉過(guò)程并繪制了理論曲線。用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量并記錄了模式簡(jiǎn)并及分裂條件下各種諧振曲線的形狀,通過(guò)實(shí)驗(yàn)照片與仿真曲線進(jìn)行對(duì)比,理論仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合,這說(shuō)明用光纖模式分裂理論解釋諧振曲線畸變現(xiàn)象是可行的。

利用密集波分復(fù)用和時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)相結(jié)合的大規(guī)模陣列結(jié)構(gòu),以machzehnder干涉型光纖水聽(tīng)器為例,分析了采用相位產(chǎn)生載波技術(shù)的頻分多路復(fù)用,提出了密集波分復(fù)用技術(shù)在干涉型光纖水聽(tīng)器陣列應(yīng)用的新方法,給出了復(fù)用體系結(jié)構(gòu),并分析了其在工程上可行性.

光纖機(jī)械連接器的發(fā)展 隨著光纖通信技術(shù)不斷的發(fā)展，特別是高速局域網(wǎng)和光接入網(wǎng)的發(fā)展，光纖連接器在光 纖系統(tǒng)中的應(yīng)用將更為廣泛。同時(shí)，也對(duì)光纖連接器提出了更多的、更高的要求，其主要的 發(fā)展方向就是：外觀小型化、成本低廉化，而對(duì)性能的要求卻越來(lái)越高。在未來(lái)的一段時(shí)間 內(nèi)，各種新研制的光纖連接器將與傳統(tǒng)的fc、sc等連接器一起，形成“各顯所長(zhǎng)，各有所 用”的格局 光纖機(jī)械連接器-光纖機(jī)械連接器簡(jiǎn)介 光纖機(jī)械連接器，俗稱活接頭，一般稱為光纖連接器，是用于連接兩根光纖或光纜形 成連續(xù)光通路的可以重復(fù)使用的無(wú)源器件，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在光纖傳輸線路、光纖配線架和光 纖測(cè)試儀器、儀表中，是目前使用數(shù)量最多的光無(wú)源器件。 光纖快速連接器 光纖機(jī)械連接器一般結(jié)構(gòu) 1.產(chǎn)品分類和結(jié)構(gòu)要求 1.1用于fttx光纜網(wǎng)絡(luò)的光纖現(xiàn)場(chǎng)連接器為sc型，可以和標(biāo)準(zhǔn)的sc適配器匹配。 1.2按照

為驗(yàn)證分布反饋光纖激光器水聽(tīng)器具有抗干擾強(qiáng)、動(dòng)態(tài)范圍大、靈敏度高等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),進(jìn)行了該水聽(tīng)器的系統(tǒng)設(shè)計(jì),并給出分布反饋光纖激光器的輸出特性曲線.采用非平衡m-z光纖干涉儀進(jìn)行分布反饋光纖激光器水聽(tīng)器的解調(diào),結(jié)合工作點(diǎn)掃描和控制的測(cè)量方法,利用壓電陶瓷相位調(diào)制器來(lái)進(jìn)行相位補(bǔ)償,使系統(tǒng)穩(wěn)定工作在最靈敏處.采用制作的光纖干涉儀,搭建室內(nèi)水聽(tīng)器模擬對(duì)比實(shí)驗(yàn),通過(guò)揚(yáng)聲器產(chǎn)生1.34khz和7.24khz的高頻周期激勵(lì)信號(hào),以及對(duì)水聽(tīng)器進(jìn)行敲擊激勵(lì),分析水聽(tīng)器的響應(yīng).進(jìn)行了激光器水聽(tīng)器和壓電水聽(tīng)器低頻頻響特性對(duì)比測(cè)試,實(shí)驗(yàn)得出光纖激光器水聽(tīng)器的光電探測(cè)輸出信號(hào)的信噪比高,可以準(zhǔn)確、可靠地反映原始聲信號(hào).

給出了光波導(dǎo)式小波濾波器的設(shè)計(jì)方案,該方案采用單模光纖耦合器作為系數(shù)實(shí)現(xiàn)載體,通過(guò)控制特性參數(shù)實(shí)現(xiàn)了具有不同分光比的耦合器基本單元,然后組合和級(jí)聯(lián)基本單元實(shí)現(xiàn)特定的小波濾波器系數(shù),具有精確度高,集成度好,穩(wěn)定性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。分析了與系數(shù)實(shí)現(xiàn)相關(guān)的熔錐型單模光纖耦合器的形狀特性,橫截面沿縱向變化的錐形區(qū)和橫截面近似不變的耦合區(qū)內(nèi)的耦合特性,根據(jù)理論推導(dǎo),用仿真手段設(shè)計(jì)3db單模光纖耦合器,實(shí)現(xiàn)了haar小波的濾波器系數(shù),誤差在3%以內(nèi),證明了光波導(dǎo)式小波濾波器設(shè)計(jì)方案的正確性和有效性。

提出了由1個(gè)3×3和1個(gè)2×2單模光纖耦合器級(jí)聯(lián)組成的反射式光纖梳狀波長(zhǎng)濾波器,給出了其基本結(jié)構(gòu)形式,并對(duì)其特性進(jìn)行了分析。分析結(jié)果表明:當(dāng)組成濾波器的2個(gè)耦合器的分光比和光纖干涉臂之差取一些定值時(shí),可以使濾波器產(chǎn)生性能良好的梳狀輸出譜圖。與采用3個(gè)耦合器串聯(lián)而成的級(jí)聯(lián)mach-zehnder干涉儀(mzi)相比,該器件可以實(shí)現(xiàn)相同的功能,但只用到2個(gè)耦合器,并且在實(shí)際制作時(shí)可以對(duì)耦合器的分光比進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)和控制。研制出了具有輸出峰間隔為1.6nm、近似于方波的波長(zhǎng)交錯(cuò)濾波器,理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相符。

因?yàn)槠骷詢r(jià)比高、可復(fù)用、遠(yuǎn)距離探測(cè),抗電磁輻射等優(yōu)勢(shì),基于內(nèi)腔光纖激光器的氣體光譜檢測(cè)方法受到了廣泛的關(guān)注。通過(guò)精心設(shè)計(jì)氣室和反射鏡,建立了內(nèi)腔光纖激光器氣體檢測(cè)系統(tǒng)。在鋸齒波電壓驅(qū)動(dòng)下,f-p可調(diào)諧濾波器連續(xù)調(diào)諧,實(shí)現(xiàn)了波長(zhǎng)掃描,可獲得多條氣體吸收譜線,一次掃描相當(dāng)于多次測(cè)量,極大的提高了測(cè)量靈敏度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,檢測(cè)誤差可控制在100ppm內(nèi),相對(duì)誤差小于實(shí)際氣體濃度的3%。