含側(cè)腔的機械抗混疊聲低通濾波光纖水聽器

理論和實驗研究了液體粘滯系數(shù)對聲低通濾波光纖水聽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,引入了一個用于描述系統(tǒng)機械損耗的參量,即機械聲阻,從而得到了改進后的聲壓傳遞函數(shù)表達式。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,在充油駐波罐中測試了不同溫度下聲低通濾波光纖水聽器的聲壓靈敏度頻響,結(jié)果與仿真曲線基本吻合,較好地驗證了理論分析的正確性。

報道了一種新穎的具有抗混疊功能的無源零差邁克耳孫型光纖水聽器。它由一個普通的芯軸型光纖水聽器和一個圓柱型亥姆霍茲共振器構(gòu)成。在駐波罐中對其聲壓相位靈敏度頻響進行了測量,結(jié)果表明該光纖水聽器具有較好的聲低通濾波特性,能有效地抑制聲信號中的高頻成分,從而實現(xiàn)抗混疊濾波。該光纖水聽器的低頻聲壓相位靈敏度主要由傳感光纖長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。這對于提高我國未來聲納系統(tǒng)的抗干擾能力具有十分重要的意義。

本文對光纖水聽器時分多路復(fù)用陣列系統(tǒng)的構(gòu)成、工作原理等進行了介紹分析,并提出了各項參數(shù)的選擇方法和實踐中需要重點解決的問題。

為達到虛擬檢測光纖水聽器信號的軟件程序設(shè)計的目的,采用其輸出信號特點,依據(jù)非ni采集卡特性,對3×3耦合解調(diào)原理和數(shù)學(xué)模型進行分析和比較,做了干涉型光纖水聽器itt虛擬檢測方案,通過調(diào)用動態(tài)鏈接庫開發(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,開發(fā)光纖水聽器3×3耦合器零差解調(diào)法虛擬檢測系統(tǒng)。得到該虛擬檢測系統(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,而時分復(fù)用(tdm)技術(shù)被認(rèn)為是最簡單有效的方案。本文詳細介紹了8路光纖水聽器高速時分復(fù)用系統(tǒng)的設(shè)計過程。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,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1m的16位ad7677作為a/d轉(zhuǎn)換器,設(shè)計出8路光纖水聽器高速時分復(fù)用系統(tǒng),測試結(jié)果表明系統(tǒng)通道間串?dāng)_在-30db左右。對水聽器陣列時分復(fù)用技術(shù)的發(fā)展具有相當(dāng)?shù)膮⒖純r值和借鑒意義。

光纖水聽器探頭是光纖水聽器系統(tǒng)的基礎(chǔ)。分析了直桿式光纖水聽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算的解析公式,討論了光纖水聽器探頭靈敏度的影響因素,并且利用ansys進行了模擬分析,數(shù)值解與解析解比較吻合。

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

在光纖水聽器時分復(fù)用系統(tǒng)中,需要設(shè)計高增益,大帶寬的信號檢測電路。為了減小系統(tǒng)的噪聲同時抑制通道間串?dāng)_,必須選擇合適的電路帶寬。本文分析了待檢測信號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、通道間延時的關(guān)系,給出了電路串?dāng)_率的解析表達式,得到了電路串?dāng)_帶來的解調(diào)信號誤差的表達式,分析表明電路串?dāng)_導(dǎo)致的解調(diào)信號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驗結(jié)果。

光纖水聽器探頭是光纖水聽器系統(tǒng)的基礎(chǔ)。分析了直桿式光纖水聽器探頭的自由振動特性,用rayleigh法導(dǎo)出了其基頻計算的理論公式,討論了光纖水聽器探頭基頻的影響因素,并且利用ansys對其前幾階固有頻率和模態(tài)進行了模擬分析,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)計和制作了具有標(biāo)準(zhǔn)封裝型號0805型疊層片式低通濾波器,給出了一個完整而有效的設(shè)計流程。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現(xiàn)波長可調(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,通過調(diào)整偏振控制器的狀態(tài),實現(xiàn)了中心波長1542～1560nm的不同激光輸出。單波長連續(xù)可調(diào)諧激光器的波長可調(diào)范圍為18nm,邊模抑制比大于40db,3db線寬為0.096nm;進一步調(diào)整偏振控制器的狀態(tài)和抽運功率,實驗同時得到了連續(xù)可調(diào)諧的雙波長、三波長等多波長激光輸出。對于可調(diào)諧的多波長激光器,通過調(diào)整偏振控制器的狀態(tài),可實現(xiàn)波長間隔及輸出中心波長兩者可調(diào)。

利用集總參數(shù)元件進行疊層片式低通濾波器的設(shè)計,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對樣品進行了相關(guān)測試,測試結(jié)果為:濾波器3db的頻率點為200mhz,500mhz時帶外抑制達到26db。其仿真結(jié)果與實測結(jié)果吻合。采用該方法,解決了設(shè)計和制作ltcc疊層低通濾波器的一致性問題。

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.運用模式耦合理論,對此模型進行了理論分析,導(dǎo)出了濾波器與端面反射鏡構(gòu)成系統(tǒng)有效反射率的表達式.并根據(jù)其表達式作了數(shù)值模擬,結(jié)果為:對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,為實驗研究提供了一定的理論依據(jù).

運用模式耦合理論和穩(wěn)態(tài)速率方程組,對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)量進行了分析.分析結(jié)果表明:對于含有光纖濾波器的多模光纖放大器,總的說來,其光束m2因子明顯低于不含有濾波器時的情況,這表明了前者輸出的光束質(zhì)量更好.結(jié)果說明了,在多模光纖放大器系統(tǒng)中設(shè)置一個光纖濾波器可以有效地改進光束質(zhì)量.

設(shè)計了一種基于機械感生長周期光纖光柵(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)制作了諧振邊帶對稱交迭,諧振峰值和帶寬相同的兩個mi-lpg作為濾波器,利用反射fbg信號通過不同光譜特性的濾波器時輸出不同光強的比值對數(shù)算法確定被測波長。實驗表明,本解調(diào)方法能夠精確、穩(wěn)定地實現(xiàn)fbg傳感信號的解調(diào),動態(tài)范圍可達5nm,解調(diào)系統(tǒng)線性擬合計算值和光譜儀所測波長值的均方差為6pm,線性度好,精度高。

介紹了法布里-珀羅干涉型光纖水聽器的工作原理,指出了工作點的選擇依據(jù)及系統(tǒng)的實現(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)力雙折射問題和諧振腔內(nèi)模式分裂問題。用模式分裂的原理解釋了水聽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器的干涉過程并繪制了理論曲線。用實驗方法測量并記錄了模式簡并及分裂條件下各種諧振曲線的形狀,通過實驗照片與仿真曲線進行對比,理論仿真與實驗結(jié)果吻合,這說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，也對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，而對性能的要求卻越來越高。在未來的一段時間 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，各有所 用”的格局 光纖機械連接器-光纖機械連接器簡介 光纖機械連接器，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 纖測試儀器、儀表中，是目前使用數(shù)量最多的光無源器件。 光纖快速連接器 光纖機械連接器一般結(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

為驗證分布反饋光纖激光器水聽器具有抗干擾強、動態(tài)范圍大、靈敏度高等獨特優(yōu)點,進行了該水聽器的系統(tǒng)設(shè)計,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光纖干涉儀進行分布反饋光纖激光器水聽器的解調(diào),結(jié)合工作點掃描和控制的測量方法,利用壓電陶瓷相位調(diào)制器來進行相位補償,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)水聽器模擬對比實驗,通過揚聲器產(chǎn)生1.34khz和7.24khz的高頻周期激勵信號,以及對水聽器進行敲擊激勵,分析水聽器的響應(yīng).進行了激光器水聽器和壓電水聽器低頻頻響特性對比測試,實驗得出光纖激光器水聽器的光電探測輸出信號的信噪比高,可以準(zhǔn)確、可靠地反映原始聲信號.

給出了光波導(dǎo)式小波濾波器的設(shè)計方案,該方案采用單模光纖耦合器作為系數(shù)實現(xiàn)載體,通過控制特性參數(shù)實現(xiàn)了具有不同分光比的耦合器基本單元,然后組合和級聯(lián)基本單元實現(xiàn)特定的小波濾波器系數(shù),具有精確度高,集成度好,穩(wěn)定性強的優(yōu)勢。分析了與系數(shù)實現(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3db單模光纖耦合器,實現(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)計方案的正確性和有效性。

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

因為器件性價比高、可復(fù)用、遠距離探測,抗電磁輻射等優(yōu)勢,基于內(nèi)腔光纖激光器的氣體光譜檢測方法受到了廣泛的關(guān)注。通過精心設(shè)計氣室和反射鏡,建立了內(nèi)腔光纖激光器氣體檢測系統(tǒng)。在鋸齒波電壓驅(qū)動下,f-p可調(diào)諧濾波器連續(xù)調(diào)諧,實現(xiàn)了波長掃描,可獲得多條氣體吸收譜線,一次掃描相當(dāng)于多次測量,極大的提高了測量靈敏度。實驗結(jié)果表明,檢測誤差可控制在100ppm內(nèi),相對誤差小于實際氣體濃度的3%。