摘要：针对压电式传感器输出阻抗高,需要放大器做好匹配,国外使用了IEPE传感器解决这一问题,但是国内很少将IEPE传感器应用于水听器的问题,本文设计了一种内置于水听器的电路,以达到低输出阻抗且两线制的目的,并开展了电路特性分析和硬件电路的制作,验证了电路传感器性能,得到了电路的放大倍数、幅频特性等数据。实验表明:该电路可以满足一般水听器2Hz~20kHz的使用范围,且内置电路具有两线制、输入阻抗高和输出阻抗低的优点,达到了电路小型化、测试系统简单化的目的,对水听器放大电路设计有参考意义。

摘要：目前振速梯度水听器存在灵敏度低、频带窄等缺点,限制其在工程上的应用。为解决以上问题,基于电化学换能原理,采用电极微机械加工工艺,设计了一种电化学换能振子,并制成高灵敏度、低频振速梯度水听器。所设计的电化学振子振速灵敏度达到2500 V/(m/s),较动圈振子的振速灵敏度提高了19 dB,工作频带由20 Hz~200 Hz扩展到5 Hz~400 Hz,表明其具备更高的灵敏度和更宽的工作频带。振速梯度水听器在100 Hz~400 Hz频段内进行校准,结果显示纯偏导通道x和y方向的灵敏度以及混合偏导通道的灵敏度均满足每倍频程6 dB增长规律,且分别具有偶极子指向性和四极子指向性。纯偏导通道和混合偏导通道的灵敏度和指向性的测试值与理论值基本一致。

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.

摘要：针对分布反馈式(DFB)光纤激光器用于水声探测时频响曲线起伏较大的问题,设计了一种开孔套管式封装结构。通过对DFB激光器的封装,使其张紧后被聚氨酯固定于开孔套筒的中心轴线上,利用开孔套管的保护作用以及施加于光纤激光器两端的拉力来抑制水声探测过程中频响曲线的起伏。基于有限元软件ANSYS对封装结构的动态特性进行了数值仿真计算,然后加工制作了开孔套管结构封装的DFB光纤激光水听器原型样品,并利用振动液柱法进行了测试。试验结果显示,DFB光纤激光水听器在20～800Hz的声压灵敏度达到-131dB左右,灵敏度起伏不高于±1.5dB,表明通过该封装结构的保护及聚氨酯的张紧作用,有效抑制了频响曲线的起伏,改善了DFB光纤激光水听器的水声探测性能。

摘要：提出了高灵敏度压电共聚物圆管水听器设计方法,论述了聚(偏二氟乙烯-三氟乙烯)[P(VDF-TrFE)]材料结构与压电特性的关系,利用解析法和有限元法,分析了多振动模式耦合特性对压电共聚物圆管水听器灵敏度响应的影响规律,仿真分析了圆管水听器的耐静水压特性和噪声特性,与相同结构的压电陶瓷和压电均聚物水听器相比,压电共聚物圆管水听器低频段灵敏度分别可提高20 dB和5 dB以上,研制了尺寸为Φ14 mm × 55 mm的压电共聚物圆管水听器样品,经测试,在10 Hz~1 kHz频段内水听器灵敏度响应达到-181.8 dB±1 dB,等效自噪声压低于零级海况海洋环境噪声,与理论模型结果有良好的一致性。结果表明,该设计显著提升了圆管水听器的低频接收灵敏度,并为其耐静水压性能提升提供了思路。

摘要：水声声压是声学测量中应用最广泛的参数,声学计量检定系统中对水听器声压灵敏度的校准有多种方法。传统的水声测试系统使用工业计算机及水声水池,体积相对庞大。伴随着新型器件、新材料和数据采集器的应用,利用比较法校准原理及声波导管理论,以嵌入式系统为核心,设计一种能够在普通密闭腔体内完成测试的便携式水听器测试仪。可以进行直流电阻、交流阻抗、灵敏度、极性测量,且具有扫频及自动校准功能,软件界面友好。对密闭声场的仿真及实测结果表明,该仪器测量以密闭声场代替水声水池,电压测量精度为0.5 mV,电压灵敏度级的测量精度高于0.8 dB,满足产品生产测试要求,应用前景良好。

摘要：为减小分布反馈式（DFB）光纤激光器在水声探测时的扰动，设计了一种双膜片式封装结构的光纤激光水听器。该结构通过膜片增大声压作用面积，并转化为激光器的轴向应变以实现增敏。利用有限元软件ANsYs对该结构进行了仿真分析，加工制作了双膜片式结构封装的DFB光纤激光水听器原型样品，并对其进行了水声实验研究。实验测得，研制的双膜片端面增敏结构的DFB光纤激光水听器在2．5～10kHz的平均声压灵敏度为-136．9dB，波动幅度不高于±0．5dB，水听器的工作频带向高频得到了有效拓宽，使其能很好地满足舷侧阵的工程化应用要求。

摘要：报道了一种聚合物边孔封装的无源光纤光栅水听器的研究结果。采用边孔封装结构对裸光纤光栅进行了增敏封装,其静态压力灵敏度提高了17120倍,为光纤光栅的水声探测奠定了物理基础;利用可调谐窄带光源的线宽窄和其波长可调谐的特点,采用带工作点控制的强度调制方案进行信号解调,不仅实现了高精度的动态信号检测,并解决了温度变化对系统影响的问题。实验测量结果表明,所设计的光纤光栅水听器在500Hz频率处的声压灵敏度为-153.3 dB(0 dB=1 pm/μPa),且具有非常好的各向同性指向性,其最小可测声压为61 dB(0 dB=1μPa/(Hz)^(1/2))。

摘要：针对分布反馈式(DFB)光纤激光水听器的加速度响应影响声压信号探测的问题,研制了一种聚氨酯端面增敏结构的DFB光纤激光水听器。建立了该结构水听器的加速度灵敏度理论模型,理论分析了套筒结构与水听器的加速度灵敏度的关系,仿真分析了水听器两端聚氨酯的弹性模量、泊松比以及高度的差异与其加速度灵敏度的关系,实现了对水听器各结构以及材料参数的优化,并制作了水听器原型样品与拖曳线列样阵,分别开展了加速度灵敏度测试和湖上动态拖曳实验研究。实验结果表明,该结构水听器在20~2000Hz频率范围内的加速度灵敏度在各频点均小于1.2dB,与理论分析结果较为吻合,在动态拖曳过程中的变速运动阶段也能对目标形成较高信噪比的稳定波束指向。水听器的抗加速度性能得到了有效预测以及实验验证。

摘要：概述了直接调制光源产生相位载波的马赫－曾德尔（Ｍａｃｈ－Ｚｅｈｎｄｅｒ）干涉型光纤水听器调制解调技术。重点在于通过严密的数学推导， 定量分析了直接调制光源伴生的调幅现象对于解调过程和结果的影响， 并有针对性地提出了解决办法。同时就采用直接调制光源的相位载波零差检测方案时， 设计中如何合理选择各相关参数， 以达到最佳匹配进行了原理性探讨。给出了有关实验结果， 这些理论分析和实验结果对于全光纤化水听器阵列的研究及检测系统的设计具有十分重要的意义。