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二、光纖水聽器系統(tǒng)——馬赫-曾德爾干涉儀的應(yīng)用

       水聲傳感器簡稱水聽器，是在水中偵聽聲波信號的儀器，作為反潛聲吶的核心部件，在軍事領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。

       光纖水聽器根據(jù)工作原理，可分為強度型、干涉型和光纖光柵型。馬赫-曾德爾干涉型光纖水聽器技術(shù)最為成熟，且適于大規(guī)模組陣。基本原理是，激光器發(fā)出的相干光經(jīng)光纖耦合器分為兩路，進入馬赫-曾德爾干涉儀，一路構(gòu)成光纖干涉儀的傳感臂，受聲波調(diào)制產(chǎn)生應(yīng)力變化，與參考臂相比，產(chǎn)生相位差Δφ；另一路構(gòu)成光纖干涉儀的參考臂，不受聲波調(diào)制，或者接受與傳感臂聲波調(diào)制相反的調(diào)制。兩路光信號在第2個光纖耦合器處發(fā)生干涉，干涉光信號經(jīng)光探測器轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)信號處理后就可以獲取聲波信息，相干檢測馬赫-曾德爾干涉型光纖水聽器系統(tǒng)如圖4.1.6所示。

圖4.1.6馬赫-曾德爾干涉型光纖水聽器系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

       光纖水聽器用小直徑大數(shù)值孔徑光纖，纏繞在用作傳感臂的充氣卷筒上，該卷筒在聲壓作用下，直徑發(fā)生形變，帶動光纖產(chǎn)生軸向應(yīng)變。光纖在聲波作用下，產(chǎn)生與其強弱對應(yīng)的應(yīng)力，傳感臂與參考臂相比，應(yīng)力產(chǎn)生相位差Δφ，兩路光在耦合器會合時發(fā)生干涉。這種利用干涉原理進行的測量，靈敏度高。水聲傳感器是無源的，可以組成陣列，每個光纖傳感器可使用不同的波長。為方便，可使用ITU-T規(guī)范的WDM光柵波長信號。也可以使用遠泵光纖放大器擴展系統(tǒng)測量范圍。