RU2112229C1 - Волоконно-оптический гидрофон - Google Patents
Волоконно-оптический гидрофон Download PDFInfo
- Publication number
- RU2112229C1 RU2112229C1 RU96101603A RU96101603A RU2112229C1 RU 2112229 C1 RU2112229 C1 RU 2112229C1 RU 96101603 A RU96101603 A RU 96101603A RU 96101603 A RU96101603 A RU 96101603A RU 2112229 C1 RU2112229 C1 RU 2112229C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrophone
- fiber
- coils
- comparators
- outputs
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Волоконно-оптический гидрофон предназначен для измерения параметров щумоизлучения подводных и надводных объектов в натурных водоемах. Волоконно-оптический гидрофон содержит приемную мембрану, нагруженную на несколько волоконных катушек различной длины, которые составляют предметные плечи интерферометров, включающих когерентные источники света и фотоприемники. Электронная схема, содержащая усилители, компараторы, источники опорных сигналов и масштабирующие устройства, из всех значений выходных сигналов интерферометров выбирает тот, который лежит в рабочем диапазоне работы интерферометра, что увеличивает рабочий диапазон гидрофона при гомодинном режиме преобразования интерферометров. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для измерения параметров шумоизлучения различных подводных и надводных объектов в натурных водоемах.
Известен волоконно-оптический гидрофон того же назначения, выполненный в виде двух волоконных катушек, объединенных с источником когерентного света и фотоприемником в интерферометр [1].
Недостатком известного гидрофона является узкий рабочий диапазон (20 Па) при высокой чувствительности устройства.
Известно устройство аналогичного назначения, которое может использоваться, в частности, в качестве волоконно-оптического гидрофона [2].
Данное устройство принято за прототип.
Прототип содержит корпус, приемную мембрану, волоконную катушку, расположенную в корпусе, на которую нагружена приемная мембрана, источник света, фотоприемник, усилитель, подключенный к выходу фотоприемника, и регистратор.
Недостатком прототипа является сравнительно узкий рабочий диапазон гидрофона при невысокой по сравнению с аналогом его чувствительности.
Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является расширение рабочего диапазона гидрофона и повышение чувствительности.
Данный технический результат достигается тем, что известный волоконно-оптический гидрофон, содержащий корпус, приемную мембрану, источник света, фотоприемник, усилитель, подключенный к выходу фотоприемника, и регистратор, дополнительно содержит 2N - 1 волоконных катушек, расположенных в корпусе, где N = 2, 3, 4,... - количество пар волоконных катушек, N - 1 источников света, фотоприемников и усилителей, а также N компараторов, источников опорных сигналов и масштабирующих устройств, при этом одна из каждой пары волоконных катушек нагружена на приемную мембрану, а остальные волоконные катушки расположены в корпусе ненагруженные на приемную мембрану, волоконные катушки выполнены оптически согласованными с соответствующими источниками света и фотоприемниками в N интерферометров, причем источники света выполнены когерентными, а длины волокон в разных парах волоконных катушек - различными, а в каждой паре - одинаковыми, дополнительные усилители подключены к выходам дополнительных фотоприемников, выходы усилителей соединены с первыми входами соответствующих компараторов, второй и третий коды которого подключены к выходам соответствующих источников опорных сигналов, выходы компараторов через соответствующие масштбирующие устройства соединены с регистратором.
Гидрофон может также содержать N фазосдвигающих устройств, расположенных в одной из волоконных катушек каждой пары.
Гидрофон может дополнительно содержать N упругих цилиндров, на боковые поверхности которых намотаны нагруженные на приемную мембрану волоконные катушки.
Гидрофон может дополнительно содержать N интеграторов, установленных между усилителями и компараторами (на чертеже не показаны).
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлена конструктивная схема приемной части гидрофона, на фиг. 2 - оптическая схема одной из частей гидрофона, на фиг. 3 - электронно-функциональная схема гидрофона, на фиг. 4 -временная диаграмма для пояснения работы гидрофона.
Волоконно-оптический гидрофон (ВОГ) содержит корпус 1, приемную мембрану 2 и расположенные в корпусе 1 волоконные катушки 31, 32, 33, 34 (фиг. 1) с различной длиной волокон. На волоконные катушки 3 нагружена приемная мембрана 2.
Имеются также ненагруженные волоконные катушки, также расположенные в корпусе 1 (на фиг. 1 не показаны). Нагруженные и ненагруженные волоконные катушки образуют соответственно пары предметной и опорной катушек, объединенные в интерферометры с источником когерентного света и фотоприемником.
На фиг. 2 представлена оптическая схема одного из таких интерферометров, количество которых в общей сложности может быть N = 2, 3, 4,..., где N - количество пар волоконных катушек (на фиг. 1 представлен случай, когда N = 4). Под позицией 4 на фиг.2 обозначена опорная волоконная катушка, под позицией 5, 6 соответственно источник когерентного света и фотоприемник.
Длина волокон в каждой паре катушек выбраны одинаковыми.
Интерферометр может также содержать фазосдвигающее устройство 7, расположенное в одной из волоконных катушек.
Предметные волоконные катушки 3 могут быть намотаны на боковые поверхности упругих цилиндров (на чертеже не показаны).
Электронно-функциональная схема ВОГ (фиг. 3) включает в себя N усилителей 81, 82, ..., 8N компараторов 91, 92, ..., 9N, N источников опорных сигналов 101, 102, ..., 10N, N масштабирующих устройств 111, 112, ..., 11N и регистратор 12.
Схема соединений электронных блоков представлена на фиг.3. По зависимому пункту формулы изобретения между усилителями 8 и компараторами 9 могут быть установлены интеграторы.
Волоконно-оптический гидрофон работает следующим образом. На мембрану 2 воздействует акустический сигнал, изображенный на фиг. 4, например в виде отрезка синусоиды 13. Гидрофон, выходная кривая которого также синусоида 14, преобразует сигнал 13 в сигнал фототока 15, появляющегося на выходе фотоприемника 6.
При первоначальной настройке рабочей точки A на π/2 (например, с помощью фазосдвигающего устройства 7), рабочий диапазон каждого из N интерферометров будет простираться от i до i фототока (квазилинейный участок выходной кривой 14). При этом у каждого интерферометра одному и тому же значению фототока будет соответствовать свое значение звукового давления, поскольку чувствительность интерферометров будет различной из-за разной длины волокон в волоконных катушках 3. Источники 10 опорных сигналов подают на входы компараторов 9 величину токов i1 и i2 (с учетом усиления фототока усилителями 8). Длина же волокон в волоконных катушках 3 подбирается исходя из того, чтобы выходной сигнал только одного из интерферометров ВОГ попал в рабочий диапазон i2 - i1. При этом на выходах компараторов 9 появляется сигнал только в случае, если сигнал на его входе лежит в указанном рабочем диапазоне i2 - i1.
Для того чтобы регистрация выходных сигналов с различных интерферометров велась в одном масштабе, они проходят перед регистрацией соответствующее масштабирование в масштабирующих устройствах 11.
Если акустический сигнал имеет в своем составе резкие пики, то выходные сигналы интерферометров после усиления целесообразно проинтегрировать для более устойчивой работы электрической схемы ВОГ.
Таким образом, динамический диапазон ВОГ оказывается расширенным в N раз по сравнению с аналогом и прототипом и, кроме того, по сравнению с прототипом повышена чувствительность гидрофона за счет перехода с амплитудой на фазовую регистрацию модуляционных параметров света.
Claims (4)
1. Волоконно-оптический гидрофон, содержащий приемную мембрану, волоконную катушку, расположенную в корпусе, на которую нагружена приемная мембрана, источник света, фотоприемник, усилитель, подключенный к выходу фотоприемника, и регистратор, отличающийся тем, что дополнительно содержит 2N - 1 волоконных катушек, расположенных в корпусе, N - 1 источников света, фотоприемников и усилителей, N компараторов, источников опорных сигналов и масштабирующих устройств, при этом одна из каждой пары волоконных катушек нагружена на приемную мембрану, волоконные катушки выполнены оптически согласованными с соответствующими источниками света и фотоприемниками в N интерферометров, причем источники света выполнены когерентными, длины волн в разных парах волоконных катушек - различными, а в каждой паре - одинаковыми, дополнительные усилители подключены к выходам дополнительных фотоприемников, выходы усилителей соединены с первыми входами соответствующих компараторов, вторые и третьи входы которых подключены к выходам соответствующих источников опорных сигналов, выходы компараторов через соответствующие масштабирующие устройства соединены с регистратором.
2. Гидрофон по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит N фазосдвигающих устройств, расположенных в одной из волоконных катушек каждой пары.
3. Гидрофон по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит N упругих цилиндров, на боковые поверхности которых намотаны нагруженные на приемную мембрану волоконные катушки.
4. Гидрофон по п.1, отличающийся тем, что каждый усилитель соединен с соответствующим компаратором через интегратор.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96101603A RU2112229C1 (ru) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | Волоконно-оптический гидрофон |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96101603A RU2112229C1 (ru) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | Волоконно-оптический гидрофон |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU96101603A RU96101603A (ru) | 1998-03-27 |
RU2112229C1 true RU2112229C1 (ru) | 1998-05-27 |
Family
ID=20176218
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96101603A RU2112229C1 (ru) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | Волоконно-оптический гидрофон |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2112229C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2798760C2 (ru) * | 2021-11-12 | 2023-06-27 | Денис Дмитриевич Воронков | Устройство обнаружения и регистрации гидроакустических и гидродинамических воздействий |
-
1996
- 1996-01-29 RU RU96101603A patent/RU2112229C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
2. Гречинский Д.А., Патлик А.Л. Оптико-механическая промышленность, 1983, N 4, с. 57 - 60, рис. 5б. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2798760C2 (ru) * | 2021-11-12 | 2023-06-27 | Денис Дмитриевич Воронков | Устройство обнаружения и регистрации гидроакустических и гидродинамических воздействий |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1339426C (en) | Hydrophone demodulator circuit and method | |
KR20000015911A (ko) | 낮은 각속도에서 감소된 비선형성을 갖는 광섬유 자이로스코프 | |
JPS58224333A (ja) | コヒ−レント光受信装置 | |
US5452086A (en) | Interferometer amplitude modulation reduction circuit | |
US4881813A (en) | Passive stabilization of a fiber optic nonlinear interferometric sensor | |
Elaskar et al. | FPGA-based high-speed optical fiber sensor based on multitone-mixing interferometry | |
DE60035872D1 (de) | Beseitigung der polarisationsdämpfung in nicht abgeglichenen optischen messinterferometern | |
US4436425A (en) | Signal waveform detector using synthetic FM demodulation | |
RU2112229C1 (ru) | Волоконно-оптический гидрофон | |
US6147755A (en) | Dynamic optical phase state detector | |
Leung et al. | A distributed-feedback fiber-laser-based optical fiber hydrophone system with very high sensitivity | |
KR20000073036A (ko) | 위상 민감 검출 방법을 적용한 광섬유 레이저 자이로스코프 | |
Moreira et al. | Dynamic range enhancement in fiber Bragg grating sensors using a multimode laser diode | |
CN110440899B (zh) | 一种共路双波长正交相位解调系统 | |
RU2100913C1 (ru) | Волоконно-оптический преобразователь упругих колебаний | |
JP3247602B2 (ja) | 光ファイバセンサシステム | |
RU96101603A (ru) | Волоконно-оптический гидрофон | |
CN104613988A (zh) | 一种基于fbg光纤的中心波长稳定装置与方法 | |
Fernandes et al. | Low power signal processing for demodulation of wide dynamic range of interferometric optical fibre sensor signals | |
CN111025000B (zh) | 一种相位调制器的半波电压测量方法和测试系统 | |
JP2019078632A (ja) | 光ファイバセンサ測定装置 | |
KR100495965B1 (ko) | 감지방법및장치 | |
KR100335244B1 (ko) | 광섬유의 위상 변화 측정 장치 및 방법 | |
RU2106072C1 (ru) | Двухкольцевой волоконно-оптический гидрофон | |
Milnes et al. | Fast four step digital demodulation for multiplexed fibre laser sensors |