摘要：光纤激光水听器的频率响应曲线会在声压传递函数的谐振频率处出现谐振峰,使水听器的工作频带变窄。研制了一种金属膜片端面增敏结构的分布反馈式(DFB)光纤激光水听器。基于电声类比理论,建立了DFB光纤激光水听器的声压传递函数模型,仿真分析了水听器各结构参数对水听器声压传递函数的影响,实现了水听器结构的优化设计,加工制作了水听器原型样品并进行了实验研究。由实验结果可知,DFB光纤激光水听器在2.5~10kHz频率范围内的平均声压灵敏度为-135.99dB,波动幅度小于±0.6dB,且在16kHz附近出现谐振峰,实验结果与仿真分析结果较好地吻合。该研究对DFB光纤激光水听器的研制具有重要指导意义。

摘要：信号混叠是基于光纤水听器的现代声纳系统走向应用必须解决的一个关键问题。初步的实验结果已经表明,声低通滤波光纤水听器是解决信号混叠问题的一种简单且行之有效的方案。基于电声类比理论,建立了声低通滤波光纤水听器的低频集中参量模型,利用电路分析的方法对其频响特性进行了研究。结果表明,这种光纤水听器系统与典型的二阶低通滤波电路具有相似的频响特性。为了验证理论分析的正确性,设计制作了一个简单的声低通滤波光纤水听器,并在驻波罐中对其声压灵敏度频响特性进行了测试,实验结果与数值计算的结果基本吻合。该光纤水听器低频响应非常平坦,声压灵敏度约为-141 dB,测量共振频率为985 Hz,与理论值1270 Hz基本一致。共振频率处的声压灵敏度为-126.8 dB,衰减速率约为20 dB/倍频程,3000 Hz以后的灵敏度衰减幅度大于20 dB。

摘要：采用L9(34)正交实验的方法,研究了弹性筒与芯轴形成的空气腔的体积、绕制探头时对光纤施加的张力这两个因素对芯轴干涉型光纤水听器声压灵敏度造成的影响。实验结果表明,空气腔体积及光纤张力对声压灵敏度没有实质影响,在光纤与弹性筒充分耦合的前提下可以不予考虑。

摘要：从测量原理、硬件组成和软件设计等方面介绍了一种新开发的密闭腔声压灵敏度测试系统,并就其测试性能进行了比较说明。该系统较好地实现了测试信息登记、试件测试和报告文件输出,使用简便、性能可靠且人机交互良好。

摘要：芯轴型光纤水听器的声压灵敏度仿真方法直接关系到芯轴型光纤水听器的性能。结合有限元频率响应仿真分析和弹光效应相关理论,突破了传统声压灵敏度仿真分析方法不能进行不同频率声压下的灵敏度计算的限制,建立了不同频率声压环境下光纤水听器的声压灵敏度仿真设计方法。试验结果表明,该仿真方法分析结果与实测结果误差在2 dB以内。

摘要：为提升光纤水听器拖曳线阵列的适装性,提出一种柔顺型光纤光栅水听器阵列。根据力学理论模型计算3种柔顺型光纤光栅水听器声压灵敏度,比较分析其影响因素,通过有限元仿真进行频响分析,研制了直径分别为10 mm、12 mm和16 mm的2元柔顺型光纤光栅水听器样阵,采用振动液柱法实验测试其灵敏度。实验结果表明:柔顺型光纤光栅水听器在200~800 Hz的频率范围内响应平坦,不同结构参数的水听器阵列平均声压灵敏度分别为-138.90 dB、-134.71 dB、-136.12 dB,验证了理论与仿真分析的正确性。按照本文的设计,通过进一步优化材料和结构参数,采用弱反射光纤光栅,可以构建数百阵元的一体化柔顺型水听器阵列。

摘要：设计并制作了一种光纤微悬臂梁传感器,由于悬臂梁在受迫振动过程中不会产生拉伸变形,与四周固定的圆形密闭薄膜相比,会产生更高的声波灵敏度。采用飞秒激光加工制作微悬臂梁薄膜光纤声波传感器,制备出长宽均为500μm,厚6μm的微悬臂梁结构。通过实验得到其反射光谱对比度为8.8 dB,自由光谱范围为7.72 nm,理论计算得光纤法布里-珀罗腔长为155.6μm。研究结果表明,该光纤声波传感器在2200 Hz处出现明显的共振峰,对应的声压灵敏度为414 mV/Pa,在300 Hz时有最大的灵敏度675 mV/Pa,与普通硅橡胶薄膜声波传感器相比灵敏度显著提高。理论计算硅橡胶微悬臂梁光纤声波传感器的一阶共振频率为198 Hz,与实验测得的共振频率较为接近。同时悬臂梁传感器的声压灵敏度可达675 mV/Pa,声压响应线性度为0.994。

摘要：为克服现有主流型活塞式次声校正器低频端漏气误差增大的缺点,该文提出基于扬声器激励、薄膜密封结构作为标准次声源,实现了一种新型次声校准装置。该装置采用成熟化技术方案和模块化设计,具有组装方便、体积小、重量轻和工作稳定等优点。目前在校准频率0.120 Hz范围内,合成标准不确定度在0.2 dB以内,扩展不确定度优于0.4 dB(k=2)。利用该装置分别对MB3a型和自研次声传感器进行了校准,前者的校准结果与产品技术参数一致,后者与中国计量科学研究院的校准结果相近(误差小于7.5%),测试结果表明该装置可用于次声传感器的校准。值得注意的是,该校正器可能做到低端0.01 Hz或更低的频率的绝对校正,该文展望了扬声器激励次声校正器发展前景。

摘要：研究了平稳激励下附加阻尼层薄板结构的声辐射优化问题.考虑了声介质与薄板间的耦合作用和位移约束弹簧边界,建立了含弹性边界的有限元/边界元声振强耦合模型.在优化设计问题中,将声功率和声压转化为以结构位移为变量的表达形式,提出声功率和声压灵敏度的直接求解方法;根据薄板厚度与质量和刚度矩阵的关系推导并建立了以阻尼层相对厚度为设计变量的人工阻尼材料模型,讨论了强弱耦合模式、弹性边界条件、激励频率和阻尼系数对优化设计的影响,数值优化算例证明了所提方法的有效性.

摘要：针对分布反馈式光纤激光水听器在用于水声探测时极易受加速度效应干扰的问题,设计了一种双膜片对称结构的光纤激光水听器,对该水听器的抗加速度性能进行了研究.建立了双膜片结构水听器的加速度灵敏度理论模型,分析了水听器各部件的尺寸大小、材料参量与水听器加速度灵敏度的关系,实现了对水听器结构的优化设计;加工制作了分布反馈式光纤激光水听器原型样品,并进行了实验研究.测量结果表明,在2.5~10kHz的频率范围内,该结构水听器的平均声压灵敏度为-132.6dB,波动幅度不大于±0.5dB,加速度灵敏度小于-28dB.该水听器在保证了较高声压灵敏度与平坦的响应曲线的同时,抗加速度性能也得了有效改善,可大大提高光纤激光水听器阵列在运动状态下对远距离目标探测的信噪比.