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《哈尔滨工程大学》 2009年
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压差式光纤矢量水听器基元与测试技术研究

吕文磊  
【摘要】: 随着世界各国反潜侦察和海洋开发的需要以及光纤传感相关技术的迅速发展,光纤水听器和矢量水听器以其优越的性能成为水听器设计的两大主要趋势,将光纤传感的高灵敏性、宽带宽、易于复用等优点和矢量水听器的包含水下声场信息量多等优点结合在一起,设计出光纤矢量水听器具有很重要的意义。光纤矢量水听器要结合光纤传感和矢量声场检测等多方面的内容,是光、声、机、电结合的复杂系统,所以在设计和研究中面临更多的难点,目前关于光纤矢量水听器的报道较少,都还处在实验室研究阶段。 本文以Michelson干涉仪为基础,通过顺变柱体的增敏作用和膜片的传导作用,设计了一种基于顺变柱体和膜片复合结构的压差式光纤矢量水听器传感基元,建立了传感基元的声压灵敏度理论分析模型,推导出传感基元的声压灵敏度计算公式,分析了压差式矢量水听器矢量形成的基本原理,并得出了其“8”字形指向性图。 本文讨论和分析了压差式光纤矢量水听器的设计参数,对各设计参数与其声压灵敏度的关系进行了仿真;分析了压差式光纤矢量水听器两单端灵敏度不一致性对其声压灵敏度和指向性的影响,对这种影响进行了仿真;根据设计参数的分析和实际可行性设计了3种不同的压差式矢量水听器,在国防水声一级计量站对其声压灵敏度和指向性进行了测试,测试结果验证了理论模型和仿真结果的正确性。 本文利用弹性力学理论建立了压差式光纤矢量水听器传感基元振动系统的动力学模型,推导出振动系统谐振频率的计算公式,分析了顺变柱体的弹性模量和机械尺寸等参量对于光纤矢量水听器谐振频率的影响,对这种影响进行了分析和仿真;论文设计了两种不同的光纤矢量水听器传感基元,对它们的动态频率响应分别进行了测试,测试结果验证了动力学模型的正确性。 本文分析了振动液柱法校准压差式矢量水听器的特点,在理论上分析了压差式矢量水听器传感基元两单端声压灵敏度不一致性对振动液柱法校准其声压灵敏度的影响,得出了校准计算公式,在计算机上对这种影响做了仿真,并在实验中验证了理论分析与仿真结果。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TB565.1

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 王付印;新型组合式光纤矢量水听器研究[D];国防科学技术大学;2011年
2 宋树平;矢量水听器低频校准装置研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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6 惠俊英,李春旭,梁国龙,刘宏;声压和振速联合信号处理抗相干干扰[J];声学学报;2000年05期
7 冯海泓,梁国龙,惠俊英;目标方位的声压、振速联合估计[J];声学学报;2000年06期
8 胡永明,孟洲,熊水东,刘阳,张学亮,费国强,王照霞;干涉型全保偏光纤水听器阵列研制[J];声学学报;2003年02期
9 孙贵青,李启虎;声矢量传感器研究进展[J];声学学报;2004年06期
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中国重要会议论文全文数据库 前3条
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2 曹春燕;倪明;梁永辉;胡正良;;光纤水听器偏振分集检偏技术研究[A];中国声学学会2005年青年学术会议[CYCA'05]论文集[C];2005年
3 王郁;房克家;刘文帅;;矢量传感器校准方法研究[A];第十届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 陈丽洁;微型矢量水听器研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 祝贞凤;基于光纤水听器阵列的高速时分复用系统研究[D];国防科学技术大学;2004年
2 李秋实;含弹性增敏层的同轴干涉型光纤水听器特性分析[D];国防科学技术大学;2005年
3 岳士举;大动态范围光纤水听器PGC解调方案的研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郝志勇,韩军,毕凤荣;一种中型乘用汽车表面噪声的声强测试分析[J];汽车工程;2003年04期
2 陈永新;陈剑;饶建渊;;汽车排气消声器的消声性能研究[J];汽车工程;2009年04期
3 廖芳;王承;;横向稳定杆建模方法研究[J];汽车技术;2006年07期
4 徐磊;刘正士;毕嵘;;结构参数对扩张式消声器消声性能影响的数值分析[J];汽车科技;2010年01期
5 薛冬,楼祺洪,周军,孔令峰,魏运荣,董景星,李进延,李诗愈;国产掺镱双包层光纤的激光特性[J];强激光与粒子束;2005年05期
6 陈悠杰;段开椋;吕百达;赵卫;;单模光纤波导模的傍轴传输特性[J];强激光与粒子束;2010年02期
7 刘福华;安毓英;王群书;王平;邵碧波;陈绍武;;脉冲γ射线对光纤的辐射效应[J];强激光与粒子束;2010年07期
8 李松柏;陈建国;窦汝海;史晓刚;;激光相干合成中单元的相位和振幅波动对合成光束远场分布的影响[J];强激光与粒子束;2011年01期
9 杨佑发,王立福;跨座式单轨交通箱形钢轨道梁动力特性研究[J];桥梁建设;2004年02期
10 陈宏伟;李炜;;Bragg光栅传感器在复合材料加工与检测中的应用[J];纤维复合材料;2009年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 梅海平;饶瑞中;;基于光纤Mach-Zehnder干涉仪的大气光学湍流测量系统研究[A];光子科技创新与产业化——长三角光子科技创新论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
2 何亮;胡永明;胡正良;;一种用于流噪声抑制的被动湍流控制方法[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
3 尹义龙;李俊宝;邢建新;吕可佳;;PMNT单晶压差水听器研究[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
4 姜在秀;王佐民;;缝隙对构件隔声量的影响[A];第二届西安-上海两地声学学术会议论文集[C];2011年
5 刘长武;吴鑫;陈泽辉;;基于光纤微弯传感的三维物理模型应力测量技术[A];2011年中国矿业科技大会论文集[C];2011年
6 缪凯;刘波;林炜;郭澎;王炜男;;光纤干涉仪消光比特性研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
7 雷平顺;薛力芳;何军;曾华林;付跃刚;周燕;;ZEMAX在多模光纤准直器设计中的应用[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
8 张文志;富明慧;刘祚秋;;结构动力方程的精细积分-FFT方法[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
9 司春棣;陈恩利;杨绍普;王翠艳;;基于声强法的整车表面噪声源识别试验研究[A];第十二届全国非线性振动暨第九届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2009年
10 尹义龙;李俊宝;邢建新;夏金东;吕可佳;;基于Cymbal结构的PMNT单晶压差矢量水听器[A];Proceedings of the 2010 Symposium on Piezoelectricity,Acoustic Waves and Device Applications[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张琛;光纤陀螺光路偏振特性及温度性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 朱晓亮;波导型微结构光纤与标准光纤的耦合机理研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 陈阳;水声阵列信号处理理论及实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 张勇;布里渊光纤陀螺有源腔关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 陈世同;高精度光纤陀螺建模及信号处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 胡鹏涛;浅海中声能量分布的不均匀性对潜艇辐射噪声测量的影响研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 吕云飞;甚低频矢量水听器潜标探测系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 魏浩征;高压直流输电系统可听噪声预测系统的研究[D];合肥工业大学;2010年
9 赵晓丹;基于非先验函数系的信号识别[D];江苏大学;2010年
10 史青;光子晶体光纤及其在传感领域的应用研究[D];南开大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡霁;基于匹配法的嵌入式光纤光栅温度传感系统[D];南昌航空大学;2010年
2 王铁柱;基于硅基波导声光移频器理论与技术的研究[D];长春理工大学;2010年
3 石琢;纤维/颗粒—树脂基层合复合材料的吸声性能研究[D];浙江理工大学;2010年
4 左伟丽;连续掺镱光子晶体光纤激光器理论和实验研究[D];郑州大学;2010年
5 韩书新;光纤陀螺用保偏光纤及光纤环测试方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 谭学者;水下低频隔声特性理论与实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 归宏猛;矢量水听器(阵)及其在低频声源校准中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 孙巧英;光纤陀螺捷联系统振动特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 何旭东;水声材料反射系数自由场宽带测试技术[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 管宇;一种低频三维MEMS矢量水听器的研制[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈川;声矢量接收技术在水雷中的应用[J];水雷战与舰船防护;2003年04期
2 孟洪,周利生,惠俊英;组合矢量水听器及其成阵技术研究[J];声学与电子工程;2003年01期
3 白琳琅;葛辉良;彭会斌;;空气背衬芯轴型光纤水听器声压相移灵敏度的优化设计[J];声学与电子工程;2007年02期
4 陈洪娟,杨士莪,王智元,洪连进;同振式矢量传感器设计方法的研究[J];声学技术;2005年02期
5 杨秀庭;孙贵青;李敏;李启虎;;矢量拖曳式线列阵声呐流噪声影响初探[J];声学技术;2007年05期
6 邹锦芝;涂英;陈丹平;蔡惠智;;矢量拖曳阵水听器流噪声探讨[J];声学技术;2009年04期
7 余华兵;孙长瑜;李启虎;;第四讲 探潜先锋——拖曳线列阵声纳[J];物理;2006年05期
8 孙贵青,李启虎;声矢量传感器研究进展[J];声学学报;2004年06期
9 杨秀庭;孙贵青;李敏;李启虎;;矢量拖曳线列阵声呐流噪声的空间相关性研究[J];声学学报(中文版);2007年06期
10 许姣;李俊;张国军;石归雄;张文栋;;一种新型MEMS矢量水听器的设计[J];压电与声光;2012年01期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 费腾;;矢量水听器校准装置[A];2005年全国水声学学术会议论文集[C];2005年
2 费腾;徐平;;矢量水听器的低频相位校准方法[A];水下声系统会议论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 时胜国;矢量水听器及其在平台上的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
2 程彬彬;基于二维压差式矢量水听器的方位估计研究[D];西北工业大学;2007年
3 罗洪;拖曳线列阵用光纤水听器研究[D];国防科学技术大学;2007年
4 王泽锋;水声低通滤波光纤水听器的理论和实验研究[D];国防科学技术大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陶新洲;基于三迭片式加速度计的二维矢量水听器研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 顾文金;船载噪声源系统的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2011年
3 陈伟;温度无线监测系统设计及实现[D];哈尔滨工程大学;2011年
4 门广旭;基于DSP芯片的多通道信号模拟器[D];哈尔滨工程大学;2011年
5 李时光;高声级压阻式噪声传感器[D];哈尔滨工程大学;2011年
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7 吴祥兴;超低频矢量水听器技术研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
8 周益明;二维同振柱形矢量水听器的研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
9 范继祥;矢量水听器校准装置研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
10 陈尚;硅微MEMS仿生矢量水声传感器研究[D];中北大学;2008年
【二级参考文献】
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1 薛耀泉,马永其;光纤水听器灵敏度测量[J];声学与电子工程;1995年04期
2 王泽民,蒋俊培;加速度矢量水听器定向声呐浮标的定位方法[J];声学与电子工程;2001年03期
3 贾志富;测量超声场声强用组合式水听器的设计方案[J];声学技术;2001年02期
4 李书光,张军,胡松青;单指向性水听器指向性影响因素的研究[J];石油大学学报(自然科学版);2003年02期
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8 惠俊英,李春旭,梁国龙,刘宏;声压和振速联合信号处理抗相干干扰[J];声学学报;2000年05期
9 杜选民,朱代柱,赵荣荣,姚蓝;拖线阵左右舷分辨技术的理论分析与实验研究[J];声学学报;2000年05期
10 冯海泓,梁国龙,惠俊英;目标方位的声压、振速联合估计[J];声学学报;2000年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 荆振国;基于光波导开关的光纤水听器时分复用[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年
2 李昕彤;干涉型光纤传感器实用中若干关键问题的研究[D];清华大学;2003年
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