扩展光纤水听器动态范围技术研究

论文摘要

光纤水听器是利用光纤技术探测水下声波的新型光纤传感器,与传统压电水听器相比,具有灵敏度高、动态范围大、抗电磁干扰能力强等优点,因此光纤水听器被视为各国国防技术重点研究项目之一。论文回顾了当前国内外光纤水听器发展水平与现状,分析了干涉型光纤水听器的原理以及基本结构。详细论述了抗相位衰落技术的典型方案。课题深入研究了影响光纤水听器的动态范围的因素;分析了干涉型光纤水听器的输出信号的表达形式及其频谱结构,研究了采用PGC检测技术光纤水听器的动态范围上限的影响因素,并针对不同类型的输入信号,进行了计算机仿真。然后分析了光纤水听器动态范围下限(本底噪声)的组成部分,指出光源的相位噪声是动态范围下限的主要组成部分。最后,课题从光纤水听器的光源,探头技术、相位解调技术以及解调电路设计等方面入手,寻求扩展系统动态范围的有效方法,提出了具体措施。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 光纤水听器概述
• 1.2 光纤水听器的特点及分类
• 1.3 国外光纤水听器研究状况
• 1.4 国内光纤水听器研究状况
• 1.5 课题的研究意义
• 1.6 课题所完成工作
• 第2章 干涉型光纤水听器的理论基础
• 2.1 光纤相位调制原理
• 2.2 光波干涉测量原理
• 2.3 干涉型光纤水听器基本类型
• 2.4 Michelson干涉仪工作原理
• 2.5 干涉型光纤水听器主要性能指标
• 2.6 本章小结
• 第3章 干涉型光纤水听器相位解调技术
• 3.1 干涉型光纤水听器相位解调技术
• 3.1.1 相位衰落现象概述
• 3.1.2 3×3耦合输出解调法
• 3.1.3 相位载波零差法（P GC）
• 3.2 本章小结
• 第4章 干涉型光纤水听器动态范围研究
• 4.1 干涉型光纤水听器输出信号分析
• 4.2 调相信号频谱结构分析
• 4.3 干涉型光纤水听器动态范围上限
• 4.3.1 理论上系统动态范围上限
• 4.3.2 实际系统动态范围上限
• 4.4 宽带信号作用下系统动态范围研究
• 4.4.1 宽带信号作用下的动态范围上限分析
• 4.4.2 多频信号作用下的动态范围上限分析
• 4.4.3 高斯白噪声作用下的动态范围上限分析
• 4.4.4 粉红噪声作用下的动态范围上限分析
• 4.5 干涉型光纤水听器动态范围下限
• 4.6 本章小结
• 第5章 扩展光纤水听器动态范围技术研究
• 5.1 选择高性能的光源及探头结构
• 5.1.1 光纤水听器光源的选择
• 5.1.2 光纤水听器探头的设计
• 5.2 选择合适的相位解调方案
• 5.2.1 3×3耦合输出方案动态范围分析
• 5.2.2 PGC方案和3×3耦合输出方案动态范围上限对比
• 5.3 PGC解调系统中低通滤波器的设计
• 5.4 优化PGC解调电路设计
• 5.4.1 PGC系统中各延时环节对动态范围的影响分析
• 5.4.2 加入AGC电路
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科技成果
• 致谢