Например, Бобцов

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК НАПРАВЛЕННОСТИ СДВОЕННОГО ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО ГИДРОФОНА

Аннотация:

Предмет исследования. Приведены результаты моделирования и экспериментального исследования характеристики направленности сдвоенного волоконно-оптического гидрофона на различных акустических частотах. Использование нескольких волоконно-оптических преобразователей в конструкции волоконно-оптического гидрофона, размещенных в едином чувствительном плече интерферометра, позволяет естественным образом добиться увеличения чувствительности волоконно-оптического гидрофона без изменения параметров материалов волоконно- оптических преобразователей. В простейшем случае волоконно-оптический гидрофон может быть построен на основе двух разнесенных в пространстве акустических преобразователей. Однако подобное разнесение неизбежно приводит к появлению неравномерности характеристики направленности на акустических частотах, длины волн которых соизмеримы с размерами системы преобразователей. Метод. Создана математическая модель, и на ее основе в среде Mathcad выполнено исследование системы из двух акустических преобразователей. Получены расчетные характеристики направленности системы из двух акустических преобразователей в зависимости от частоты акустического воздействия и расстояния между чувствительными элементами. Для подтверждения корректности математической модели и результатов проведенного теоретического анализа направленности изготовлен и экспериментально исследован сдвоенный волоконно-оптический гидрофон на брэгговских решетках, состоящий из двух последовательно сваренных между собой чувствительных элементов, расположенных на расстоянии 9 см. Испытания опытного образца проведены в условиях открытой воды, исключающих переотражения акустического сигнала. Исследуемый волоконно-оптический гидрофон размещался на устройстве, обеспечивающем круговое вращение приемника относительно акустического излучателя. Записанные данные представляли собой последовательность 32-битных цифровых отсчетов, следующих на частоте дискретизации 100 кГц. Данные об амплитудах измеряемого сигнала получены после обработки записанного сигнала в среде MATLAB. Оценка амплитуды измеряемого фазового сигнала, а также построение характеристик направленности исследуемого образца осуществлялись на частотах 1000, 3000 и 8000 Гц. Основные результаты. Чувствительность сдвоенного волоконно- оптического гидрофона составила 5,5 рад/Па на частоте сигнала 1 кГц, 0,77 рад/Па на частоте 3 кГц и 0,42 рад/Па на частоте 8 кГц. Сопоставление расчетных значений и экспериментальных результатов подтвердило корректность предложенной модели. Показана возможность увеличения чувствительности волоконно-оптического гидрофона за счет использования в его конструкции нескольких преобразователей без изменения характеристики направленности в области низких частот до 3 кГц. На частотах, выше 3 кГц, сдвоенный волоконно-оптический гидрофон предложенной конструкции приобретает выраженные направленные свойства. Практическая значимость. Результаты работы могут найти применение при проектировании волоконно-оптических гидроакустических приемников, позволяющих сочетать в себе компактность и высокую чувствительность. 

Ключевые слова:

Постоянный URL

Статьи в номере

Содержание © 1993–2024 Университет ИТМО
Разработка © 2015 Университет ИТМО