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)了一個零點(diǎn),從而加快了第二個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),探頭的動力特性直接影響水聽器動態(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對其前幾階固有頻率和模態(tài)進(jìn)行了模擬分析?；l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%?；l理論計(jì)算公式對水聽器探頭的參數(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。

本文對光纖水聽器時分多路復(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,而時分復(fù)用(tdm)技術(shù)被認(rèn)為是最簡單有效的方案。本文詳細(xì)介紹了8路光纖水聽器高速時分復(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分復(fù)用系統(tǒng),測試結(jié)果表明系統(tǒng)通道間串?dāng)_在-30db左右。對水聽器陣列時分復(fù)用技術(shù)的發(fā)展具有相當(dāng)?shù)膮⒖純r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)到虛擬檢測光纖水聽器信號的軟件程序設(shè)計(jì)的目的,采用其輸出信號特點(diǎn),依據(jù)非ni采集卡特性,對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虛擬檢測方案,通過調(diào)用動態(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)法虛擬檢測系統(tǒng)。得到該虛擬檢測系統(tǒng)具有很好的幅值適應(yīng)性和低頻特性的結(jié)論。

在光纖水聽器時分復(fù)用系統(tǒng)中,需要設(shè)計(jì)高增益,大帶寬的信號檢測電路。為了減小系統(tǒng)的噪聲同時抑制通道間串?dāng)_,必須選擇合適的電路帶寬。本文分析了待檢測信號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)信號誤差的表達(dá)式,分析表明電路串?dāng)_導(dǎo)致的解調(diào)信號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1542～1560nm的不同激光輸出。單波長連續(xù)可調(diào)諧激光器的波長可調(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)同時得到了連續(xù)可調(diào)諧的雙波長、三波長等多波長激光輸出。對于可調(diào)諧的多波長激光器,通過調(diào)整偏振控制器的狀態(tài),可實(shí)現(xiàn)波長間隔及輸出中心波長兩者可調(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)方法測量并記錄了模式簡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測方式。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,未封裝的dfb-fl對微弱的振動信號非常靈敏,并且能獲得準(zhǔn)確的聲音信號。

2002年10月 第4卷第10期 中國工程科學(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度對過 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]tn253　　[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]a　　[文章編號]1009-1742(2002)10-

針對分布反饋式(dfb)光纖激光器用于水聲探測時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過程中頻響曲線的起伏?；谟邢拊浖nsys對封裝結(jié)構(gòu)的動態(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,并利用振動液柱法進(jìn)行了測試。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性能。

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的高頻周期激勵信號,以及對水聽器進(jìn)行敲擊激勵,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比測試,實(shí)驗(yàn)得出光纖激光器水聽器的光電探測輸出信號的信噪比高,可以準(zhǔn)確、可靠地反映原始聲信號.

一種基于ccl交錯并聯(lián)的平面無源集成emi濾波器結(jié)構(gòu),運(yùn)用此結(jié)構(gòu)可將共模電感,差模電感,共模電容集成為一個元件;相比傳統(tǒng)emi濾波器,集成的emi濾波器實(shí)現(xiàn)了電容等效串聯(lián)電感的最小化。給出了相關(guān)參數(shù)的計(jì)算,仿真集成emi濾波器和傳統(tǒng)emi濾波器的共模插入損耗。最后制作了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)并得出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果,驗(yàn)證了所提結(jié)構(gòu)的正確性與可行性。

闡述了并聯(lián)型電力有源濾波器(sapf)啟動時變流器直流側(cè)電壓、電流過沖的問題及其危害,并提出了采用pi控制器控制變流器直流側(cè)電壓軟啟動的解決方案,最大限度地降低裝置啟動瞬間的沖擊電壓、電流。文章給出了相應(yīng)的理論分析和仿真結(jié)果,并根據(jù)仿真結(jié)果進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)證明采取該方法能有效地降低apf裝置啟動時變流器直流側(cè)的電壓、電流沖擊,確保了apf裝置在系統(tǒng)中長期安全運(yùn)行的可靠性。

利用全固光子帶隙光纖(all-solidphotonicbandgapfiber,as-pbgf),以及光纖光柵對組成諧振腔強(qiáng)制選頻,得到輸出波長為1126nm、輸出功率為1.81mw的全光纖化摻鐿光纖移頻激光器.as-pb-gf的禁帶介于1030～1124nm,恰好可壓制摻鐿光纖的常規(guī)強(qiáng)增益波段.介于禁帶范圍的放大自發(fā)輻射得到很好壓制,輸出激光高于殘余輻射近50db.