CN102519663A - 聚合物薄膜光纤f-p腔水下激波压力传感器及其动态标定实验系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚合物薄膜光纤F-P腔水下激波压力传感器及其动态标定实验系统。本系统采用聚合物薄膜光纤F-P腔对水下激波压力进行感知，并采用三波长光源激励、任意确定性相位间隔的被动零差解调技术对聚合物薄膜超短光纤F-P腔组成的水下激波传感阵列进行高速、线性解调，以实现水下激波压力场的测量；同时，发明了采用电磁冲击波源激励，来对该种平面结构的超小型水下激波压力传感器进行动态定标这一方法。该技术是与传统压电陶瓷和压电聚合物水下激波压力传感器或者水下超声传感器并行的一种传感技术，不仅对解决强电磁干扰环境中的激波压力测试有直接意义，而且对传统的水下陆上激波压力测试以及水下超声传感阵列的研究有重要意义。

Description

聚合物薄膜光纤F-P腔水下激波压力传感器及其动态标定实验系统

技术领域

本发明涉及水下激波压力传感器技术领域，尤其涉及基于光纤传感技术的水下激波压力传感器及其动态标定实验技术领域。

背景技术

针对水下激波压力传感器，目前主要有压电陶瓷(PZT或LiNbO₃)和压电聚合物(PVDF)两种。前者灵敏度较高，但自身声阻抗和水介质声阻抗不匹配，灵敏度频率响应特性曲线不平坦，无法对被测冲击波信号实现高精度复现。后者，自身声阻抗和水介质声阻抗较为接近，灵敏度频率响应特性曲线较为平坦，但灵敏度较低。二者还有一个共同的、最致命的缺点，无法在高离子辐射环境下正常工作。所以，目前基于水下电爆炸的各项应用和研究中，比如，模拟水下核武器和模拟水下核电磁脉冲，对冲击波的测量和评估已成为限制研究深入下去的瓶颈。基于光纤技术的传感器有望解决这一难题。光纤本质对电磁不敏感，光纤探针体积微小、单模光纤外径只有125微米、可实现高时域和高空间分辨率的测量，光纤本身为脆性材料、抗压能经受得起冲击波的多次侵蚀，所以，基于光纤技术的水下激波压力传感器是解决水下电爆炸或者水下强激光爆炸冲击波测试和评估的唯一选择，具有非它莫属和不可替代性。此外，它的研究对解决陆上军工燃爆冲击波压力的测试和评估也有着重要意义。

此外，空气激波压力传感器的标定基本分两步走，第一步是静态标定，即：标定传感器的灵敏度、量程、重复性、动态范围以及线性度等指标；第二步是动态标定，即：标定传感器的响应时间或者说标定传感器的工作带宽。对于动态标定，最通用的方法是采用空气激波管来产生一阶跃压力信号，去激励待标定的传感器。该阶跃压力激励源一般要具有足够宽的带宽，必须能将传感器的谐振频率点激发起来。这样，对传感器的激励输出信号做频谱分析，就可测出该传感器的谐振频率点。对于单自由度二阶系统，当允许误差为1％时，有效带宽为谐振频率点的1/10；当允许误差为4％时，有效带宽为谐振频率点的1/5；这样，就可利用单自由度二阶系统自身特性实现对传感器的动态标定。即使传感器不属于单自由度二阶系统，也可以在时域根据传感器对阶跃信号上升沿响应特性进行分析，来获得激波压力传感器的响应时间。无论是频域，还是时域，有一个共同的要求就是要有一个上升沿足够快或者带宽足够宽的瞬态速变压力激励信号源。由于目前，水下激波管并没有开发出来，研究人员通常都是在水介质中安置一常规爆炸源，来产生一阶跃压力信号，以代替水下激波管对所研制的传感器进行动态标定，这一标定设施危险、成本高，也不利于经常性的科学研究；或者一些科研人员干脆利用空气激波管对水下激波压力传感器进行动态标定，但由于空气介质和水介质的声学特性相差很大，标定过程不符合实际使用的工况条件，标定结果自然也就不符合实际情况。鉴于聚合物薄膜光纤F-P腔水下激波压力传感器直径很小、最大只有225微米，而且也是附着在光纤端头的平面圆形聚合物敏感薄膜作为实际的敏感探测部件。为此，拟采用带聚焦透镜的电磁冲击波源来产生上升沿很陡、持续半高脉宽很窄、空间上因聚焦而高度压缩的准δ平面波压力脉冲作为传感器激励信号源，来对所研制的超微型聚合物薄膜光纤F-P腔水下激波压力传感器进行动态标定。

发明内容

本发明目的主要针对水下电爆炸以及水下强激光光爆炸等离子体膨胀产生冲击波，传统机电类传感器由于其不抗电磁干扰而无法正常工作的缺点，提供一种基于光纤传感技术、能在强电磁干扰介质中使用的水下激波压力测试系统以及相应的动态标定实验系统，即：聚合物薄膜光纤F-P腔水下激波压力传感器及其动态标定实验系统。

本发明目的以下述技术方案来实现：

一种聚合物薄膜光纤F-P腔水下激波压力传感器(参见图1)，它由在切割好的传导光纤端头依次沉积，4nm～8nm厚的Ag膜组成F-P腔的第一层反射膜，5um～50um厚的聚对二甲苯薄膜形成的F-P腔腔体，20nm～30nm厚的Ag膜组成的F-P腔的第二层反射膜，以及3um厚的聚对二甲苯薄膜组成整个F-P腔保护薄膜构成，其聚对二甲苯薄膜形成的F-P腔体和传导光纤载体融为一体形成整体式结构。

本发明的聚合物薄膜光纤F-P腔水下激波压力传感器中，第一层反射膜Ag膜厚5nm，形成的F-P腔腔体的聚对二甲苯薄膜厚度为30um，第二层反射膜Ag膜厚20nm。

本发明的聚合物薄膜光纤F-P腔水下激波压力传感器的特征是：通过沉积在光纤端头的聚合物薄膜为腔体的F-P腔对冲击应力波进行感测，其灵敏度是由应力波对聚合物薄膜F-P腔腔体厚度调制变化率决定，其带宽是由应力波在聚合物薄膜F-P腔体内的共振特性决定的。聚合物材料声阻抗和水介质相近，测试动态匹配误差小；基于真空沉积工艺制作的F-P腔是整体式结构，构成F-P腔的两个反射膜、聚合物腔体以及传导光纤载体融为一体，不仅可靠性大大提高，而且制作工艺非常适合大批量制作，传感器的体积尺寸也小到极致，可实现真正的点测量。

本发明的聚合物薄膜光纤F-P腔水下激波压力传感器的标定实验方法，是将聚焦式电磁冲击波源作为水下激波管来使用，代替传统水下药柱爆破源，去激励压力传感器，实现传感器的动态标定。

本发明采用聚焦式电磁冲击波源作为激励信号源，对该光纤F-P腔水下激波压力传感器进行动态标定(见图2)。水下激波压力传感器的动态定标，激励信号源的选择是关键。所采用的电磁冲击波源是通过高压充电电容和变压器控制的触发放电器15，给刚性固定的高压平面线圈14一个脉冲电流，由于电磁感应原理，在平面金属膜12里将产生漩涡电流；这时，电磁力将刚性固定的高压平面线圈14和平面金属膜12耦合起来；平面金属膜12在排斥电磁力推动下发生位移，在与其耦合的水介质8中产生冲击波；再利用一个声学聚焦透镜11对冲击波进行聚焦，提升冲击波的强度。该电磁冲击波源产生冲击波指标如下：上升沿时间为0.163us，半高脉宽持续时间0.6～0.7us，冲击波收缩峰值压力强度20～50Mpa，冲击波膨胀峰值压力5～8MPa。通过该信号源激励，无论在时域，还是频域，对聚合物薄膜光纤F-P腔激波压力传感器输出信号做分析，就可以获得所研制激波压力测试系统的动态特性。

本发明采用了基于三波长光源激励、确定相位间隔、被动零差相位解调方法来对超短F-P腔传感阵列瞬态速变相位进行高速、线性解调。该相位解调示意图，见图3。对于一个双波长正弦干涉输出信号：

S＝k·[1+V·cos(φ+φ₀)]                           (1)

k为归一化光强；V为干涉条纹对比度；φ₀干涉相位初始间隔；φ为干涉相位。

三波长光源激励相应的三个干涉输出相位初始间隔φ₀，是可以事先已知确定的，这是因为传感F-P腔腔长和三个激励光源的中心波长，是可以事先精确测定的，这样，各光源激励波长对应的干涉相位是事先已知的，其相位初始间隔(或初始相位差值)φ₀也就事先已知确定了。这样，三个干涉输出就可组成三个独立的方程组，求解该方程组，就可获得干涉相位φ，从而实现瞬态干涉相位的高速线性检测。不同腔长的F-P腔，可以得到干涉相位初始间隔不同的三个方程式，所以，三波长光源激励就可实现用窄调谐范围的DFB激光器对超短腔长F-P腔传感阵列进行解调。

附图说明

图1聚合物薄膜光纤F-P腔水下激波压力传感器(探针)结构示意图

图2基于聚焦式电磁冲击波源来实现超微型水下激波压力传感器动态标定示意图

图3聚合物薄膜光纤F-P腔水下激波压力传感器阵列瞬态速变相位解调示意图

图1中：1，光纤纤芯；2，涂覆层；3，光纤包层；4，第一层反射膜；5，聚对二甲苯薄膜形成的F-P腔腔体；6，第二层反射膜；7，保护薄膜。

图2中：8，水介质；9，压力传感器；10，聚焦区域；11，声学聚焦透镜；12，平面金属膜；13，绝缘隔离层；14，平板线圈；15，触发放电器。

图3中：16，波长为λ₁的激光器；17，波长为λ₂的激光器；18，波长为λ₃的激光器；19，3×3耦合器；20，光纤环形器；21，分光器(分光比为1％：99％的2×2耦合器)；22，第1号F-P腔激波压力传感器；23，信号光通道光学滤波器；24，参考光通道光学滤波；25，波长λ₁对应的信号探测器；26，波长λ₂对应的信号探测器；27，波长λ₃对应的信号探测器；28，波长λ₁对应的参考光强探测器；29，波长λ₂对应的参考光强探测器；30，波长λ₃对应的参考光强探测器；31，高速数字化波存仪(单次性信号的数据采集、存储和处理)。

具体实施方式

1 聚合物薄膜光纤F-P腔水下激波压力传感器(探针)的制作

图1为所研制的聚合物薄膜光纤F-P腔激波压力探针结构示意图。传感器由在切割好的传导光纤端头3依次沉积，4nm～8nm(优选5nm)厚的Ag膜组成F-P腔的第一层反射膜4，5um～50um(优选30um)厚的聚对二甲苯薄膜形成的F-P腔腔体5，20nm～30nm(优选20nm)厚的Ag膜组成的F-P腔的第二层反射膜6，以及3um厚的聚对二甲苯薄膜组成整个F-P腔保护薄膜7构成。该敏感F-P腔和传导光纤融为一体形成整体式结构。

制作：

①在切割好的光纤端头形成一个低反射率的光学金属反射膜，同时，该金属反射膜应具有极高的声阻抗。采用超真空磁控直流溅射光学镀膜系统，将镀膜室抽成真空，随后在该腔体内通入0.5Pa压力的惰性气体Ar，使之在高电压下辉光放电，气态Ar+离子在强电场作用下轰击金属薄膜靶材(Ag阴极靶)，使其表面的金属原子被溅射出来，并在切割好的光纤端面基体上沉积形成Ag金属光学薄膜，该金属薄膜就是光纤F-P腔的第一层反射膜4，膜厚4nm～8nm，优选5nm。

②在端面镀有Ag金属膜的光纤端头沉积一层厚度为5um-50um(优选30um)聚对二甲苯膜形成F-P腔腔体5。具体是：将热塑性弹性体聚对二甲苯，通过高温热解为单体，再在常温下通过化学气相沉积法直接沉积在已镀膜光纤端面，来形成F-P腔腔体。

③采用与制作第一层反射膜完全相同的设备和工艺，在聚对二甲苯薄膜表面直接沉积制作F-P腔的第二层反射膜6，金属Ag膜，膜厚20nm～30nm，优选20nm。

④采用与制作光纤F-P腔腔体完全相同的设备和工艺，用化学气相法在所制作的光纤F-P腔整体结构上，覆盖一层3um厚的聚对二甲苯，形成整个F-P腔的保护薄膜7。通过上述工艺步骤，就可以制作成所要求的聚合物薄膜光纤F-P腔水下激波压力传感器。

2 聚合物薄膜光纤F-P腔水下激波压力传感器的动态标定

所谓是动态标定，就是要确定所研制传感器的动态频率响应特性，即：传感器实际可工作带宽或者说其对信号上升沿响应时间。本发明采用聚焦式电磁冲激波源产生一准δ激波压力脉冲作为激励源，测定传感器的动态频率响应特性，见图2。基于传感器静态标定是动态定标的前提和基础，所以具体步骤如下：

1)、设计并制作光纤F-P腔激波压力传感器静压实验密封承载夹具，根据实际测试需求选定压力检定量程，用活塞式压力标定机，给光纤F-P腔做静压加载实验，记录各个压力检定点对应三个激励光源各自的干涉输出电压，并将之进行光强归一化处理，按三波长光源激励固定相位间隔被动零差相位解调算法进行计算，求出其对应的干涉相位；

2)、照压力传感器静态检定规程(JJG 860-94)对F-P腔激波压力传感器及其相位解调系统进行检定，即可得到激波压力传感器及其解调系统的静态特性；

3)、采用聚焦式电磁冲击波源对该F-P腔水下激波压力传感器及其高速相位解调系统进行动态标定：

3.1)通过微调机构，将待标定的光纤F-P腔激波压力传感器(探针)置入电磁冲击波源的激波压力聚焦区10正中央处；

3.2)触发放电器15(电磁冲击波源开关)，在聚焦区域10产生冲击波，来激励待标定的聚合物薄膜光纤F-P腔激波压力传感器9。并通过外触发记录方式，记录该光纤F-P腔激波压力传感器9在电磁冲击波源激波压力作用下，三波长光源激励瞬态速变干涉输出信号。所谓外触发记录，就是将触发放电器15产生的触发信号，通过光电隔离器(2N137)耦合到高速数字化波存仪31的外触发控制记录端上，将三波长光源激励瞬态速变干涉输出信号记录下来。由于电磁冲击波源产生冲击波需要很多环节，诸如触发放电器15放电→高压平面线圈14的脉冲电流→电磁力推动平面金属膜12发生位移→与水介质耦合产生冲击波→冲击波通过声学聚焦透镜11，由水传导至光纤F-P腔激波压力传感器9并作用之，这些作用过程都需要时间，为此，在外触发开始记录140微秒后的数据，才是冲击波对压力传感器作用的有效数据。

3.3)对三路三波长光源激励瞬态速变相位干涉输出信号，进行功率归一化处理，按三波长光源激励、确定性相位间隔被动零差相位解调算法进行计算，合成为一个与激波压力相似的电压信号；

3.4)对获取的瞬态速变压力信号进行分析：1)从时域上直接测取激波压力脉冲的上升沿时间，得到冲击波压力测试系统(包括探针和解调两部分)的响应时间；2)当冲击波压力测试系统为单自由度二阶系统时，对所得到的时域信号，做FFT变换，可直接获取该冲击波压力测试系统的谐振频率，进而通过单自由度二阶系统的自身特性获取其准确的测试带宽；这样，就完成了利用电磁冲击波源对水下激波压力系统进行动态定标。

3聚合物薄膜光纤超短F-P腔传感阵列瞬态速变相位的高速线性解调

本发明采用了三波长光源激励、确定性相位间隔、被动零差相位解调方法(参见图3)对聚合物薄膜光纤F-P腔水下激波压力传感器的瞬态速变相位进行解调，从而对该激波压力传感器的静态特性和动态特性进行了研究。波长为λ₁的激光器16、波长为λ₂的激光器17和波长为λ₃的激光器18，通过3x3耦合器19合成一个三波长光源，并实现了F-P腔传感阵列的空分多路复用。图3中虚线框，为空分复用传感阵列一个激波压力传感器相应的解调原理示意图，传感阵列中其它激波压力传感器解调原理与之相同。三波长激励光通过光钎环形器20实现了光纤F-P腔激波压力传感器的反向探测和单端操作。分光器21将99％的光分出作为传感光束，激射F-P腔激波压力传感器。其产生的两束反射光，一束为F-P腔前端面反射光，一束为携带外界压力信号的传感光，经光纤环形器20到信号光通道光学滤波器23(即第一解波分复用器)，并在波长λ₁对应的信号探测器25，波长λ₂对应的信号探测器26，和波长λ₃对应的信号探测器27上发生干涉，分别转换为三波长光源激励对应的三个瞬态速变干涉电压信号，并通过多通道同步高速数字波存仪31记录；分光器21将1％的光分出来，并通过参考光通道光学滤波24(第二解波分复用器)，在波长λ₁对应的参考光强探测器28，波长λ₂对应的参考光强探测器29，和波长λ₃对应的参考光强探测器30上转换为三波长光源激励对应的三个直流电压信号，其将作为参考信号，分别对三波长光源激励对应带传感信息的三个瞬态速变干涉信号做归一化处理。最后，归一化后的三波长干涉信号组成三个方程式，求解该方程组，就可实现光纤F-P腔激波压力探针干涉相位的线性检测。其步骤为：

①通过波长扫描法测定，所制作的聚合物薄膜光纤F-P腔水下激波压力传感器反向探测干涉输出与扫描波长之间的关系曲线。同时，通过拟合数据，测取该F-P腔聚合物薄膜厚度(即：光纤F-P腔长)。

②根据F-P腔反向探测干涉输出与扫描波长之间的关系曲线，确定三个激励DFB激光器的中心波长。中心波长的选取原则是：各激励波长对应干涉相位初始间隔至少大于π/3。最优选择方案有两种：一是各激励波长对应干涉相位初始间隔基本在2π/3；二是相邻激励波长输出干涉相位互为正交。这样，就可最大限度地提高信号的抗共模噪声干扰能力。

③调整各个激励光源的输出功率，设计并制作光纤F-P腔激波压力探针静压试验夹具，用活塞式压力标定机，给光纤F-P腔做静压加载实验，直接绘制出光纤F-P腔各激励波长对应干涉输出与外界压力的关系曲线。所加载压力的量程范围务必使：该F-P腔至少一个波长对应的干涉输出出现峰-峰值，这样，就可及时发现并解决因F-P腔入射初始功率太强而使干涉输出的峰值太大，致使运算放大器饱和这一问题。接着，以图3中分光器21、参考光通道光学滤波24和各激励光源参考光强探测电路28、29、30提供的参考值，对各个激励波长对应干涉输出做归一化处理。这种光强归一化处理方法，要求信号光通道光学滤波器23(信号光解波分复用器)与参考光通道光学滤波24(参考光解波分复用器)性能完全一致、信号探测器25、26和27与参考光强探测器28、29和30性能和后续放大电路增益完全一致，以及光纤环形器20光出射端口到光接收端口和分光器21，在三个激励光源中心波长光谱范围内的损耗以及分光比完全一样。

④解调仪静态特性检定实验。根据实际压力测量量程，用活塞式压力标定机给所研制的光纤F-P腔施加静态压力，记录各个激励光源对应的干涉输出电压，并将之进行光强归一化处理，得到如下三元一次方程组。

$\left\{\begin{array}{c}{S}_1=k\·[1+V\·\cos \left(\mathrm{\φ}\right)]\\ S_2=k\·[1+V\·\cos (\mathrm{\φ}+{\mathrm{\δ}}_1)]\\ S_3=k\·[1+V\·\cos (\mathrm{\φ}+{\mathrm{\δ}}_1+{\mathrm{\δ}}_2)]\end{array}\right.---\left(2\right)$

通过求解上述方程组，就可得到该F-P腔的干涉输出相位，且为：

$\mathrm{\φ}={\tan }^{-1}\left[\frac{k\·(1-C)-D\·B\·(S_1-k)-S_3+C\·S_2}{D\·A\·(S_1-k)}\right]---\left(3\right)$

其中： $k=\frac{B\·(S_3-E\·S_1)+F\·(A\·S_1-S_2)}{B\·(1-E)+F\·(A-1)}$

A＝cos(δ₁)，C＝cos(δ₂).，E＝cos(δ₁+δ₂)

B＝sin(δ₁)，D＝sin(δ₂).，F＝sin(δ₁+δ₂)

这样，就可得到外界静态压力和输出干涉相位之间的线性关系曲线，由于外界压力和干涉相位之间为一一对应的线性关系(这是由F-P腔探测的物理机理决定的)，这也就说明该解调器可以实现对F-P腔干涉输出相位的线性检定。

⑤传感阵列中，不同腔长的F-P腔，相应可以得到干涉相位初始间隔不同的三个方程组，通过如上相同的方法，即可对整个F-P腔传感阵列的相位实现线性检测。

⑥给信号探测器25、26和27足够宽的带宽，也就可以利用上述方法对整个F-P腔传感阵列的瞬态速变相位进行高速线性检测。

Claims (6)

1.一种聚合物薄膜光纤F-P腔水下激波压力传感器，其特征是：该传感器由在切割好的传导光纤端头(3)依次沉积，4nm～8nm厚的Ag膜组成F-P腔的第一层反射膜(4)，5um～50um厚的聚对二甲苯薄膜形成的F-P腔腔体(5)，20nm～30nm厚的Ag膜组成的F-P腔的第二层反射膜(6)，以及3um厚的聚对二甲苯薄膜组成整个F-P腔保护薄膜(7)构成；其聚对二甲苯薄膜形成的F-P腔体和传导光纤载体融为一体形成整体式结构。

2.如权利要求1所述的聚合物薄膜光纤F-P腔水下激波压力传感器，其特征是：第一层反射膜(4)Ag膜厚5nm，形成F-P腔腔体(5)的聚对二甲苯薄膜厚度为30nm，第二层反射膜(6)Ag膜厚20nm。

3.权利要求1所述的聚合物薄膜光纤F-P腔水下激波压力传感器的制作方法，其特征是，制作步骤依次如下：

1)在切割好的传导光纤端头(3)平面上沉积第一层反射膜(4)：将镀膜室抽成真空，随后在该室内通入0.5Pa压力的惰性气体Ar，使之在高电压下辉光放电，气态Ar+离子在强电场作用下轰击金属银薄膜靶材，使其表面的银原子被溅射出来，在切割好的传导光纤端头(3)沉积形成第一层反射膜(4)，银膜，膜厚4nm～8nm；

2)、在镀有银膜的传导光纤端头平面上沉积厚度5um～50um聚对二甲苯膜作为F-P腔腔体(5)；

3)、采用物理气相法，在步骤2)沉积的聚对二甲苯膜层表面形成第二层反射膜(6)，银膜，膜厚20nm～30nm，即制作成所要求的F-P腔；

4)、用化学气相法在所制作的光纤F-P腔整体结构上覆盖一层3um厚的聚对二甲苯，形成整个F-P腔的保护薄膜，即得聚合物薄膜光纤F-P腔水下激波压力传感器。

4.如权利要求3所述的聚合物薄膜光纤F-P腔水下激波压力传感器的制作方法，其特征是，所述的步骤1)中银膜的膜厚为5nm，所述的步骤2)中聚对二甲苯膜厚度为30um；所述的步骤3)中银膜的膜厚为20nm。

5.权利要求1所述的聚合物薄膜光纤F-P腔水下激波压力传感器的标定实验方法，其特征是：将聚焦式电磁冲击波源作为水下激波管来使用，代替传统水下药柱爆破源，去激励压力传感器，实现压力传感器的动态标定。

6.权利要求1所述的聚合物薄膜光纤F-P腔水下激波压力传感器的动态标定实验方法，其标定步骤如下：

1)、设计并制作光纤F-P腔激波压力传感器静压实验密封承载夹具，根据实际测试需求选定压力检定量程，用活塞式压力标定机，给光纤F-P腔做静压加载实验，记录各个压力检定点对应三个激励光源各自的干涉输出电压，并将之进行光强归一化处理，按三波长光源激励固定相位间隔被动零差相位解调算法进行计算，求出其对应的干涉相位；

2)、按照压力传感器静态检定规程(JJG 860-94)对F-P腔激波压力传感器及其相位解调系统进行检定，即得到激波压力传感器及其解调系统的静态特性；

3)、采用聚焦式电磁冲击波源对该F-P腔水下激波压力传感器及其高速相位解调系统进行动态标定：

3.1)通过微调机构，将待标定的光纤F-P腔激波压力传感器置入电磁冲击波源的激波压力聚焦区域(10)正中央处；

3.2)通过聚焦式电磁冲击波源发生冲击波，具体是：通过高压充电电容和变压器控制的触发放电器(15)，给刚性固定的高压平面线圈(14)一个脉冲电流，使高压平面线圈(14)和平面金属膜(12)耦合起来，平面金属膜(12)在排斥电磁力推动下发生位移，在与其耦合的水介质(8)中产生冲击波；再利用一个声学聚焦透镜(11)对冲击波进行聚焦，提升冲击波的强度；该电磁冲击波源产生冲击波指标如下：上升沿时间为0.163us，半高脉宽持续时间0.6～0.7us，冲击波收缩峰值压力强度20～50Mpa，冲击波膨胀峰值压力5～8MPa；

3.3)通过外触发记录方式，记录光纤F-P腔激波压力传感器在电磁冲击波源激波压力作用下，三波长光源激励瞬态速变干涉输出信号，并进行功率归一化处理；按三波长光源激励固定相位间隔被动零差相位解调算法，将三路同步记录的归一化干涉输出信号进行计算，合成为一个与激波压力相似的电压信号；

3.4)对获取的瞬态速变压力信号进行分析：1)从时域上直接测取激波压力脉冲的上升沿时间，得到冲击波压力测试系统的响应时间，所述的系统包括压力传感器和解调两部分；2)当冲击波压力测试系统为单自由度二阶系统时，对所得到的时域信号，做FFT变换，直接获取该冲击波压力测试系统的谐振频率，进而通过单自由度二阶系统的自身特性获取其准确的测试带宽；这样，就完成了利用电磁冲击波源对水下激波压力系统进行动态定标。

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