双频干涉型光纤激光声矢量传感器的指向性特性研究

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1、暨南大学硕士学位论文题名：双频干涉型光纤激光声矢量传感器的指向性特性研究ResearchonDirectionalcharacteristicsofDual-FrequencyInterferometricFiberLaserAcousticVectorSensor作者姓名：赵泳强指导教师姓名：关柏鸥及学位、职称：博士、教授学科、专业名称：工学、光通信与光传感论文提交日期：论文答辩日期：答辩委员会主席：论文评阅人：学位授予单位和日期：独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含

2、其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得暨南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解暨南大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权暨南大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日

3、期：年月日学位论文作者毕业后去向：工作单位：电话：通讯地址：邮编：暨南大学硕士学位论文摘要矢量水听器通常由具有偶极子指向性的质点振速（加速度）传感器和传统的无指向性的声压传感器复合而成。其中，具有矢量探测能力的质点加速度传感器是核心部件。双频光纤激光器，已被证明可用于实现易解调、结构小巧、易于复用、高灵敏度的光纤传感器，但是截至目前为止，却鲜有报道其矢量探测能力。本论文针对双频干涉型光纤激光传感器开展了以下研究，并取得了一定的成果：第一，根据实验需要制作出总长度为10.5mm的双频光纤激光器。在近场声源的条件下，测试了双频干涉型光纤激光声压传感器的指向性特性。结果显示，在靠

4、近低频时，其指向性更接近全指向性。第二，设计并实现了一种基于双频光纤激光器的加速度传感器，通过限制质量块的横向位移，实现了对加速度的矢量测量。作为光纤声矢量传感器的核心部件，该结构虽然还没有特别优化设计，与普遍使用的标准加速度计（4384V,B&K）相比，在指向性上二者水平相近，具有良好的“8”字形指向性特性，并且在1kHz以下具有平坦的频率响应特性，灵敏度为39.24kHz/(m/s2)。第三，在MATLAB上使用MVDR算法对光纤矢量传感器的指向性进行了锐化和目标方位估计的仿真。声矢量传感器的自然指向性是“8”字形，其主波束宽度在90˚左右，只能进行粗略的目标估计。经过

5、MVDR算法锐化后的矢量水听器指向性，其主波束宽度约为10˚，指向性指数为43.7dB,并且可以区分水平角间距大于20˚的两个非相干信号。关键字：矢量传感器、光纤激光器、加速度传感器、指向性I暨南大学硕士学位论文AbstractThevectorhydrophoneisusuallycomposedofaparticlevelocity(acceleration)sensorwithadipoledirectivityandatraditionalnondirectionalsoundpressuresensor.Theparticleaccelerationsensorw

6、ithvectordetectioncapabilityisthecorecomponent.Dual-polarizationfiberlaserhasbeenshowntobeeasyfordemodulationimplementationandreuse,compactinstructureandhighsensitiveforopticalfibersensingapplications.However,sofar,therearefewreportsontheirabilityforvectordetection.Thisthesisfocusesondual-

7、polarizationfiberlasersensors,whichhascarriedoutthefollowingresearch,andachievedcertainresults:First,accordingtotherequirementofexperiments,adual-polarizationfiberlaserwithlengthof10.5mmisfabricated.Undertheconditionofnearfieldsoundsource,thedirectivitycharact