光纤水听器的研究与设计

材料为实验室特有的一种聚合物薄膜。用这种材料可以制得面积比较大的薄膜，从而提高FPI光纤水听器的灵敏度。该实验所用的薄膜半径为2.5mm，因反射率较低，所以F-P光纤水听器的工作原理可以简化为光纤端面与薄膜构成的两个平面间引起的双光束干涉。光纤FPI传感器输出信号的光强为： 式（1）中， 为光纤端面反射光强， 为经聚合物薄膜反射后耦合进入光纤端面的光强， 为光纤端面离聚合物薄膜的距离， 为待测声音信号引起聚合物薄膜扰动量，从而引入相位调制。

3 光纤水听器与压电水听器性能测试对比

在实验过程中，窄带激光器发出波长为1549.6nm的光信号，通过耦合器传送到光纤水听器，最后经过光电转换，将光信号转换成电信号用示波器观测，我们将压电水听器与光纤水听器同时接到示波器的不同通道上，观察对比两个水听器检测信号能力的大小。当驱动水下扬声器的信号源为频率1.7KHz的正弦波时，光纤水听器与压电水听器接到的信号分别如图1（a），（b）所示。

（a） （b）

图1 水声信号1.7KHz时，两种水听器接收到的信号。（a） 光纤水听器；（b）压电水听器

从图1可以看出FPI光纤水听器接收到的信号幅度和噪声明显优于实验所用的压电水听器。因此，与压电水听器相比，光纤水听器有灵敏度高，噪声小的特点。

4 结论

光纤水听器技术已经逐渐发展成熟，与传统的压电水听器相比，光纤水听器凭借着低噪声、动态范围大、抗干扰能力强、系统可靠性高、工程应用条件低等优点在军事、民用工业、能源勘探以及水声物理等众多领域有广泛的应用，应用前景十分广阔。

参考文献

[2] 王玉田，郑龙江，张颖等.光纤传感技术及应用[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2009.

[3] 王惠文等.光纤传感技术与应用[M]. 北京：国防工业出版社，2001.