具有聲低通濾波特性無源零差光纖水聽器

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(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)道了一種含側(cè)腔的機(jī)械抗混疊聲低通濾波光纖水聽器.基于電-聲類比理論建立了該光纖水聽器的低頻集中參量模型,畫出了聲學(xué)等效電路圖,利用電路分析方法給出了聲壓傳遞函數(shù)表達(dá)式,并對(duì)其聲學(xué)特性進(jìn)行了理論分析.研究表明,該光纖水聽器具有三個(gè)共振頻率,由于側(cè)腔的引入使得傳遞函數(shù)出現(xiàn)了一個(gè)零點(diǎn),從而加快了第二個(gè)共振頻率之后的衰減速度,可以獲得更好的高頻整體衰減特性.在充水駐波罐中對(duì)自行設(shè)計(jì)并制作的含側(cè)腔的聲低通濾波光纖水聽器進(jìn)行了測(cè)試.在50—7000hz頻段上,該光纖水聽器的聲壓靈敏度頻響曲線與理論結(jié)果具有大致相同的變化形式,低頻響應(yīng)非常符合,聲壓靈敏度約為-140db(0db=1rad/μpa),受低頻模型精度的限制,高頻響應(yīng)差異較大.這為解決光纖水聽器的高頻混疊問題提供了一條簡(jiǎn)單可行的技術(shù)途徑.

光纖水聽器(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。基頻的數(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%。基頻理論計(jì)算公式對(duì)水聽器探頭的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)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。

本文對(duì)光纖水聽器時(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)解決的問題。

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(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路光纖水聽器高速時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(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(jì)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(jìn)行了模擬分析,數(shù)值解與解析解比較吻合。

為達(dá)到虛擬檢測(cè)光纖水聽器信號(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器itt虛擬檢測(cè)方案,通過調(diào)用動(dòng)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(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。

在光纖水聽器時(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。

光纖通信系統(tǒng)-常見光無源器件.

低壓無源濾波無功補(bǔ)償技術(shù)概要

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)。

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(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(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.

本文介紹了一種新型的基于分布反饋光纖激光器(dfb-fl)的光纖水聽器系統(tǒng)。系統(tǒng)采用非平衡m-z光纖干涉儀的解調(diào)方法和相位補(bǔ)償?shù)牧悴顧z測(cè)方式。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,未封裝的dfb-fl對(duì)微弱的振動(dòng)信號(hào)非常靈敏,并且能獲得準(zhǔn)確的聲音信號(hào)。

2002年10月 第4卷第10期 中國(guó)工程科學(xué) engineeringscience oct12002 vol14no110 學(xué)術(shù)論文 大孔徑光纖過渡器中光波特性分析 王云明,孫小菡,張明德 (東南大學(xué)電子工程系,南京　210096) [摘要]　提出了基于束傳輸法(bpm)的大孔徑光纖錐形過渡器理論分析模型。討論了過渡器在縱向邊界線 性和非線性情況下(包括類似正弦型和余弦型變化),分別以大小端作為輸入端口,耦合角度以及耦合長(zhǎng)度對(duì)過 渡器的損耗和耦合效率的影響,得出了過渡器最佳縱向邊界、耦合角度和耦合長(zhǎng)度。 [關(guān)鍵詞]　束傳輸法(bpm);大孔徑光纖;錐形過渡器;插入損耗 [中圖分類號(hào)]tn253　　[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]a　　[文章編號(hào)]1009-1742(2002)10-

針對(duì)分布反饋式(dfb)光纖激光器用于水聲探測(cè)時(shí)頻響曲線起伏較大的問題,設(shè)計(jì)了一種開孔套管式封裝結(jié)構(gòu)。通過對(duì)dfb激光器的封裝,使其張緊后被聚氨酯固定于開孔套筒的中心軸線上,利用開孔套管的保護(hù)作用以及施加于光纖激光器兩端的拉力來抑制水聲探測(cè)過程中頻響曲線的起伏?；谟邢拊浖nsys對(duì)封裝結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了數(shù)值仿真計(jì)算,然后加工制作了開孔套管結(jié)構(gòu)封裝的dfb光纖激光水聽器原型樣品,并利用振動(dòng)液柱法進(jìn)行了測(cè)試。試驗(yàn)結(jié)果顯示,dfb光纖激光水聽器在20～800hz的聲壓靈敏度達(dá)到-131db左右,靈敏度起伏不高于±1.5db,表明通過該封裝結(jié)構(gòu)的保護(hù)及聚氨酯的張緊作用,有效抑制了頻響曲線的起伏,改善了dfb光纖激光水聽器的水聲探測(cè)性能。

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).

可調(diào)諧光纖濾波器技術(shù)是波分復(fù)用系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一,對(duì)于發(fā)展全光通信網(wǎng)絡(luò)和光纖傳感具有極其重要的意義。提出了一種基于大芯徑的多模光纖可調(diào)諧帶阻濾波器,其制作方法是將包層/纖芯直徑為125/105μm的特種多模光纖通過單模光纖接入光纖系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)單模-多模-單模(sms)光纖結(jié)構(gòu),并使一端單模光纖與多模光纖熔接,另一端只是共軸對(duì)接而不焊接。在多模干涉原理的基礎(chǔ)上,利用該結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)變的敏感性實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧光濾波。該可調(diào)諧濾波器的調(diào)制和解調(diào)借助于放大自發(fā)輻射(ase)寬譜光源和光譜分析儀(osa)實(shí)現(xiàn)。詳細(xì)給出了該濾波器的理論仿真分析,并實(shí)驗(yàn)證實(shí)了該方案的有效性。

基于失配光纖耦合器的波長(zhǎng)特性,從理論上詳細(xì)分析了兩芯間隔d,兩芯之間的失配度δβ及耦合區(qū)長(zhǎng)度z對(duì)其光譜特性的影響。結(jié)果表明,當(dāng)δβ和d較小時(shí)光纖耦合器可以成為梳狀濾波器。δβ主要影響梳狀濾波器的消光比,z和d在兩芯子匹配的情況下主要影響峰值波長(zhǎng)位置和間隔。通過將一根兩芯間隔d=12μm的單模雙芯光纖(tcf)的一個(gè)芯子熔接在兩根單模光纖(smf)之間,實(shí)驗(yàn)制得基于雙芯光纖耦合器的全光纖型梳狀濾波器,其消光比可達(dá)25db,插入損耗為3.1db。通過使用不同長(zhǎng)度的tcf獲得了不同的峰值波長(zhǎng)間隔,并使用波長(zhǎng)為248nm的紫外光對(duì)其峰值波長(zhǎng)和消光比進(jìn)行了調(diào)節(jié)。

講解光纖通信中的無源器件和子系統(tǒng)電子教案

為驗(yàn)證分布反饋光纖激光器水聽器具有抗干擾強(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)水聽器模擬對(duì)比實(shí)驗(yàn),通過揚(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)水聽器進(jìn)行敲擊激勵(lì),分析水聽器的響應(yīng).進(jìn)行了激光器水聽器和壓電水聽器低頻頻響特性對(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).