【摘要】：得益于于光纖傳感和光電子技術(shù)近幾十年來的高速發(fā)展,光纖水聽器已進入實用階段。相比于傳統(tǒng)的壓電水聽器,光纖水聽器具有體積小、頻響范圍寬、自噪聲低、靈敏度高、動態(tài)范圍大、抗電磁干擾能力強、易于成陣、適合長距離傳輸?shù)葍?yōu)點。光纖水聽器作為聲吶的關(guān)鍵組成部分,在軍工領域潛力巨大,尤其是在陣列和反潛方面的優(yōu)勢無可替代。本論文中,利用鍍金不銹鋼薄膜和鍍金石英薄膜作為反射應變薄膜,分別制備了兩種光纖水聽器。其中,利用位于應變薄膜偏心位置的光纖準直器,進行發(fā)射和接收光束。由于光纖準直器能匯聚光束,具有光束發(fā)散角小、傳輸耦合損耗低、工作距離不敏感等優(yōu)點。所制備的光纖水聽器具有體積小、靈敏度高、成本低的優(yōu)勢。此外,通過調(diào)節(jié)應變薄膜的直徑和厚度,可以靈活的調(diào)節(jié)光纖水聽器的靈敏度和響應帶寬。本論文自主搭建了光纖水聽器的靜態(tài)和動態(tài)測試系統(tǒng),檢測了已制備的光纖水聽器對靜態(tài)壓力和不同頻率聲壓的響應情況。實驗結(jié)果表明:對于靜態(tài)壓力檢測,基于鍍金石英薄膜的光纖水聽器的測試結(jié)果能夠與理論分析吻合;對于聲壓檢測(聲波頻率為8KHz、25KHz、200KHz和1MHz),在0.3—500Pa的聲壓范圍光纖水聽器的響應具有良好的線性度。以25KHz的聲波頻率為例,直徑7mm的鍍金石英薄膜水聽器的靈敏度和最低檢測極限分別達到-186 dB reV/μPa和0.7 mPa/Hz~(1/2),優(yōu)于陶瓷壓電換能器(在25KHz的中心頻率處,其靈敏度和最低檢測極限分別為-191 dB re V/μPa和1.2 mPa/Hz~(1/2))。在數(shù)據(jù)處理方面,采用基于快速傅里葉變換和矩陣乘法原理編寫的MATLAB窄帶帶通濾波函數(shù)進行信號濾波。與傳統(tǒng)的帶通濾波器不同,針對于帶阻頻率范圍內(nèi)的無關(guān)信號,窄帶帶通濾波函數(shù)采取的是截斷的處理方式而非傳統(tǒng)意義上的逐步衰減。實際濾波過程中,一旦通帶的中心頻率(測試頻率)和輸入信號的采樣率確定,相應的窄帶帶通濾波函數(shù)的最高低通頻率和最低高通頻率也隨之確定。實驗中針對測試頻率的變化,通過調(diào)整參數(shù),窄帶帶通濾波函數(shù)皆取得了理想的濾波效果,具有良好的普適性。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TB565.1

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本文編號：2656283