【摘要】：隨著國家海洋新能源資源開發(fā)戰(zhàn)略的展開以及對(duì)領(lǐng)海權(quán)益的日益重視，發(fā)展先進(jìn)的海底地層結(jié)構(gòu)探測(cè)技術(shù)顯得極為迫切。高分辨率的應(yīng)用需求對(duì)海底地層探測(cè)系統(tǒng)的性能提出越來越高的要求，光纖矢量水聽器的發(fā)展為其提供了新的技術(shù)途徑。目前利用大規(guī)模矢量陣進(jìn)行海底地層探測(cè)已經(jīng)成為該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展前沿。 論文根據(jù)高分辨率海底地層探測(cè)的特點(diǎn)，深入分析了光纖矢量水聽器在動(dòng)態(tài)范圍、本底噪聲、靈敏度、工作頻帶等方面在應(yīng)用中需要滿足的要求，圍繞這幾個(gè)要求，展開了對(duì)光纖矢量水聽器陣列的關(guān)鍵技術(shù)研究；根據(jù)靈敏度和工作頻帶的設(shè)計(jì)要求，建立了圓柱薄殼型光纖加速度傳感器的理論模型，基于這種模型試制了同振式三分量光纖矢量水聽器；利用偏重心結(jié)構(gòu)的支撐骨架實(shí)現(xiàn)了對(duì)光纖矢量水聽器拖曳陣的姿態(tài)控制問題，并組裝了光纖矢量水聽器拖曳陣列；在解決動(dòng)態(tài)范圍和本底噪聲要求問題上，提出高頻光頻調(diào)制的PGC調(diào)制解調(diào)方案，研制了能夠?qū)崟r(shí)解調(diào)的PGC調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)；為提高光纖矢量水聽器的光學(xué)檢測(cè)性能，同時(shí)也為發(fā)展先進(jìn)的光纖加速度傳感器提供多種選擇。設(shè)計(jì)了基于多光束干涉的雙耦合器環(huán)形腔光纖傳感器，對(duì)其響應(yīng)特性進(jìn)行分析和測(cè)試，并提出了相應(yīng)的PGC調(diào)制解調(diào)方案；對(duì)矢量地震信號(hào)處理方法進(jìn)行了研究，利用矢量信號(hào)融合處理提高了光纖矢量水聽器陣列地震數(shù)據(jù)的質(zhì)量，提出了最優(yōu)化擬合方法來修正地震數(shù)據(jù)的同相軸抖動(dòng)問題，在實(shí)際數(shù)據(jù)處理中取得了較好的效果；對(duì)光纖矢量水聽器拖曳陣海底地層探測(cè)進(jìn)行了湖上驗(yàn)證性試驗(yàn)。 論文的主要研究結(jié)果和創(chuàng)新點(diǎn)如下： 1.提出同振型光纖矢量水聽器水面拖曳的海底地層探測(cè)方案，為解決高分辨率探測(cè)下拖曳陣深度控制和抗海面反射疊加衰落提供了一種新的技術(shù)途徑。 2.建立了圓柱薄殼型光纖加速度傳感器的理論模型，分析了材料、結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響，為新型海底地層結(jié)構(gòu)探測(cè)光纖矢量水聽器的研制提供理論基礎(chǔ)。 3.提出了將環(huán)形腔光學(xué)檢測(cè)方案應(yīng)用于矢量水聽器的信號(hào)解調(diào)，分析了其響應(yīng)特性，并提出了與其對(duì)應(yīng)的PGC調(diào)制解調(diào)算法，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的可行性，為提高光纖矢量水聽器的性能提供了新的選擇。 4.提出了適合光纖矢量水聽器海底地層探測(cè)的PGC調(diào)制解調(diào)方案，并研制了可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)解調(diào)的硬件和軟件系統(tǒng)，滿足了高分辨率地層探測(cè)對(duì)動(dòng)態(tài)范圍和系統(tǒng)噪聲水平的需求。 5.提出平方拼接矢量信號(hào)融合的方法，提高了地震數(shù)據(jù)的信號(hào)質(zhì)量；提出了修正地震信號(hào)同相軸抖動(dòng)的最優(yōu)化擬合的方法，在實(shí)際數(shù)據(jù)處理中取得了較好的效果。 6.試制了外直徑為56mm三分量光纖矢量水聽器，設(shè)計(jì)了偏重心的姿態(tài)控制結(jié)構(gòu)，組裝了直徑為68mm的光纖矢量水聽器拖曳陣，并進(jìn)行了湖上靜態(tài)和動(dòng)態(tài)拖曳試驗(yàn)，驗(yàn)證了光纖矢量水聽器水面拖曳探測(cè)方案的正確性和技術(shù)可行性。
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：P714.6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2729605