光纤水听器及阵列综述
马宏兰周美丽
（天津师范大学电子与通信工程学院）
摘要：为适应水声学应用特别是水下反潜战的需要,在光纤技术不断发展的基础上,光纤水听器应运而生。光纤水听器是一种基于光纤、光电子技术上的新型水下声传感器,因其在军事、民用各领域应用广泛,目前光纤水听器在国内外发展迅速,已经到达实用状态。全光光纤水听器系统的湿端采用全光实现,信号传感与传输皆基于光纤技术。具有抗电磁干扰、重量轻和造价低等优点。文章简述了光纤水听器的发展历史、现状,论述了光纤水听器阵列的原理及其应用前景。
关键词：光纤水听器多路复用技术阵列
0引言：在光纤水听器的实际应用中，由于水下声场的复杂性，单元水听器很难获得目标的详细信息，因而需要将数百乃至上千个探测基元组成大的阵列，以获得更多水声场信息，通过水听器阵列完成声场信号的波束形成，实现对水下目标的定位与指向。在2003年8月下水的美国最新型攻击核潜艇上，装备的舷侧阵就由2 700个光纤水听器基元组成【1】。对于大规模的光纤水听器阵列，多达数十上百基元的光纤水听器光信号都是由同一根光纤传输的，在实际系统中，这种性能就是由光纤水听器的多路复用技术实现的。可见多路复用是光纤水听器的核心技术。
1 光纤水听器的开发
自1976年美国Bucar等人发表第一篇有关光纤水听器的论文【2】以来, 各工业发达国家的海军研究部门以及有关的研究和工业部门都在积极从事光纤水听器的研究和开发,尤其以美国最为突出。美国海军研究实验室、美国海军研究生院和Litton制导和控制公司等先后研究开发了Maeh一Zehnder、Michelson 干涉仪的光纤水听器, 主要结构有心轴型、互补型(推挽式) 、平面型和椭球弯张式等光纤水听器。这些结构水听器达到的归一化灵敏度(△。/ 。△P）为适应水声学应用特别是水下反潜战的需要,在光纤技术不断发展的基础上,光纤水听器应运而生。光纤水听器是一种基于光纤、光电子技术上的新型水下声传感器,因其在军事、民用各领域应用广泛,目前光纤水听器在国内外发展迅速,已经到达实用状态。各国对光纤水听器的研究投入了大量人力和物力，技术也日益娴熟。
2、多路复用的阵列体系结构
阵列体系分为以下六大部分，其中时分/ 波分混合复用技术是其关键有效手段。
1 ) 频分复用(FDM) 【3】相位产生载波(PGC)问询的体系结构—美国海军研究实验室已用此方案对总数48 个单元水听器成网组成的阵列成功地进行了海上试验, 证实了这种体系结构的低阐值检测能力和低的串扰。
2) 时分复用(TDM) 相位产生载波问询的体系结构—美国海军研究实验室已作了10 单元的光纤水听器阵列演示, 证实了其低的光背景噪声和低的串扰。
3) 时分复用(TDM)光程匹配差分延迟外差(DDH) 法问询的体系结构—这种传感器的差分延迟外差法问询方法是英国Plessey公司创造的, 它简化了阵列结构, 但要求长相干光源。英国Plessey公司和美国海军研究实验室已作了4 单元水听器复用的阵列演示, 具有低的光串扰, 相位噪声性能受光源的频率噪声和干涉仪不平衡的限制
4) 时分复用(TDM)光程匹配差分干涉测量(PMDD问询的体系结构—这种阵列由在线迈克尔逊干涉型水听器组成, 美国海军研究实验室已在现场作了试验。此阵列具有低的光串扰和阵列简单的特点。
5) 时分复用(TDM)光程匹配差分干涉测量(PMDI)问询的反射测量阵列—这种采用光纤半反
射接头的反射测量阵列是英国Plessey公司首先开发的,1988年美国海军实验室和英国Plessey公司都对6 单元水听器的这种反射阵列作了海上试验, 1990年英国Plessey公司为在英吉利海峡部署作15单元水听器的静态水下监视系统的试验。
6) 时分/ 波分混合复用结构—波分复用技术可能使上述常规的多路复用方法增加阵列复接水听器数量, 因此是关键而有效的手段。美国海军研究实验室在1990年对用波分复用复接两个平行的时分复用相位产生载波问询的光纤水听器子阵列作了演示。一个子阵列由835n m 波长的10 个传感器组成,另一个由790nm波长的4个传感器组成。
3设计系统复用技术的原则
选择何种复用技术，不仅依靠已有的技术基础，还依赖所采用光源的性能、信号检测方式、偏振控制方式等，只有各项技术相互协调的系统才有可能成为一个成功的系统。在设计一个复用系统时，还需要考虑以下一些设计原则【3】：使单根或一对光纤的复用数尽可能多；最大程度地利用光功率，保证光能量低损耗地在各传感器间有效分配；尽可能减小各传感器基元间的串扰；保证复用后的传感器与单个传感器性能组阵前后相当；保持系统湿端全光化。4国内外研究现状与趋势
声矢量传感技术是在最近十年间备受水声界关注的研究焦点之一【4】。从上世纪五十年代中期美国学者发表的有关使用惯性传感器直接测量水中质点振速的经典论文以来，到在上世纪七八十年代前苏联的学者利用其研制成功的声矢量传感器（复合水听器）开展海洋环境噪声研究，直至上世纪九十年代声矢量传感器技术研究热潮才逐渐兴起。如1989年俄国学者出版了世界上第一部有关声矢量传感技术的专著“声学矢量-相位方法”，较全面的论述了声矢量传感器技术的原理和应用。2003年出版的“海洋矢量声学”发展了海洋环境噪声的声压标量场特性的研究，提出了基于声矢量传感器的海上实验、数据处理以及理论分析等一整套方法。
目前，美国和俄罗斯在矢量水听器研制应用方面处于领先地位。上世纪70年代，美国就矢量水听器成功应用于远程浮标声纳AN/SSQ-53系统和DIFAR定向浮标中，在战略拖曳阵中SURTASS中也采用了矢量水听器。目前美国的研究主要集中在新型矢量传感器、矢量舷侧阵声纳、矢量舰壳声纳以及矢量水雷声引信方面，并且还在探索矢量水听器在拖曳线列声纳中的应用，甚至开发了矢量信号处理专用的DSP模块。前苏联在上世纪80年代也开始研制拖曳矢量线列阵声纳，先后有БГА11-9-17/5、БГА10-4、БГА5-3/2、БГА24-9-6/4等型号的矢量线列阵。当前俄罗斯的矢量水听器还在海岸预警声纳、海洋环境噪声测量和水雷引信等方面得到应用。在我国，压电矢量水听器的研究也有多年历史，开展这方面工作较多的主要有哈尔滨工程大学、西北工业大学、中船重工715所和中科院声学所。国内的相关工作可追溯到上世纪九十年代初有关声压梯度水听器和双水听器声强测量等研究工作，但真正较深入开始研究的时间在1998年以后。1998年松花湖实验和2000年大连海试是国内最早的两次关于声矢量传感器技术的外场实验，随后的2002年密云水库实验和2003年东海、南海声矢量传感器线阵实验。多年前，我国还通过对俄引进，全面展开压电矢量水听器的工程应用研究。相对于传统压电矢量水听器，干涉型光纤矢量水听器灵敏度高，信号经光纤传输损耗小（0.2dB/km），无串扰，能在恶劣的水下、地下环境中实现长期、稳定工作。还有很重要的一点是，结合现有的光纤通讯技术，光纤矢量水听器可以方便地组建拖曳阵、舷侧阵、岸基阵等各种水下全光阵列和大范围光纤传感网。光纤矢量水听器的这些优良特性为解决浅海低频的水声研究和应用的许多问题提供了理想的技术途径。2003年7月国防科大研制的光纤矢量水听器，在中船重工715所水声一级计量站进行了灵敏度及指向性测试，测试声压灵敏度达到-140dB，指向性为“8”字指向性，串扰小于-20dB。2003年8月国防科大研制的四分量光纤矢量水听器在青岛外海域进行了海上试验，并成功实现了矢量三维定向和匹配场三维定位。光纤水听器的研究还在深入，要了解研究的空间还很大，越来越多的领域
也逐步将光纤水听器引用并发展。
5应用前景
光纤水听器为解决水声研究提供了许多技术途径，比如光纤矢量水听器适用于单点测量获取海洋水下声学三维矢量信息和一维声压信息，为解决浅海低频的水声研究和应用的许多问题提供了理想的解决方法，从而在以下一些重要的领域展示了广阔的应用前景：(1)岸基固定海域水下声场探测；(2)潜艇或水面舰艇拖曳阵列；(3)机动阵列、声纳浮标、潜标等；(4)UUV、鱼雷、自主攻击水雷等小平台为载体的水声探测；(5)石油、天然气勘探中的地震波检测。6未来展望
光纤水听器研究始于七十年代末美国海军实验室，二十多年来，美、法、英、日、挪威、意大利等国相继投入大量人力和物力，使该技术在理论研究和应用开发上都有了长足的进步。在前几十年里，开发了反潜力所需的各种光纤水听器系统，并进行了一系列的海上试验。1996年在英国技术权威P.Nash在一流技术杂志上发表总结性文章【5】．，认为光纤水听器技术性能价格比完全能与传统技术匹敌，再加上光纤技术带给光纤水听器的长距离、大容量传输能力和低功耗工作优势，该技术军民应用前景一片光明。2001年P.Nash撰文【6】．指出当前光纤水听器阵列正向大规模时分与密集波分复用方向发展，以满足未来声呐系统大规模组阵的需要（阵元数大于1000）
结论：光纤水听器的应用已经成为各国研究开发的主要技术，没、法、日等国已取得显著成效。在我国，前些年的光纤水听器研究主要建立在空分复用系统之上。在这些系统中，充分利用了光纤体积小的优点，在2 mm×2 mm的截面内可以容纳64根光纤，以每根光纤传输路信号，即可满足中等规模光纤水听器阵列应用的要求。随着工作的进展，大规模阵列的研究和试验己列入相关重大项目。在这些项目中，空分、波分及时分多路多重复用已成为必不可少的技术手段。目前，多路复用技术已被一些重大项目技术方案采用。
结束语：本文总结了目前分布式光纤水听器阵列技术中多路复用技术的研究进展状况【7】, 着重介绍了发展较为成熟、实际系统中应用较广泛的时分多路复用、频分多路复用以及相干多路复用技术。在未来军事领域应用的光纤水听器阵列将向着多节点, 大监控范围的方向发展, 每个阵列将包含上千个节点, 几百公里的监控范围, 而且要求这种系统是低成本、高性能、高可靠性的, 这样的系统必须通过多路复用和相应的信号处理技术来实现。鉴于未来战争的需要, 我国对光纤水听器也进行了研究。由于水听器在现代战争中均是以阵列的形式应用, 分布式传感阵列是光纤水听器应用的最终发展方向, 因此我们在进行单元光纤水听器研究的同时必须要考虑阵列技术的有关特点, 考虑到研究的单元水听器技术在向阵列形式发展时会遇到的问题, 在尽量提高单元水听器灵敏度的同时还要尽量提高整个系统多路复用的能力, 为将来光纤水听器最终实现在实际中应用奠定坚实的基础。现今，光纤水听器研究已经取得巨大进展与成果，多路复用技术已越来越多的运用在实际中，在军事领域应用广泛并且已取得重大成果。
参考文献
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【8】高学民·军用光纤传感器. 电子工业部第23 研究所内部资料1991
光纤通信实习报告范文 生产任务单的基本内容以及一些常用的光通讯英文术语。为更好地开展以后的工作，现将本次实习总结如下：本次实习主要分以下四部分： 一、产品的工艺流程： 产品的工艺流程一般包括以下几个环节：串件－固化－研磨－组装－测试－端检－包装。 1.串散件： 根据不同的产品型号选择不同的散件，严格按照顺序进行连接，一般大口朝上，起到环环相扣的作用。常用的散件有：尾套（红、黑、白、绿、蓝、黄）、弹簧、圆环、压环、止动环、内框、外框、内螺、外螺、插芯、白管、防尘帽。 根据研磨盘的大小确定每捆多少根，方便研磨。串好后对齐两端用扎线整理平整，方便接下来的工序。剥缆皮不可用力过大，光纤容易断，根据不同的产品型号，选择不同的切割齿，剥不同长度的缆皮。对于转接的光缆串散件时要分清两头，防止两边串重。要认真领悟散件作用，严格区分不同的颜色要求，做到不重不漏不乱。 2.固化： （1）剥纤：用剥纤刀剥光纤，控制长度 （2）组装插芯：白管放正（LC插芯要白管），勿忘放弹簧（外框、内框、白管、弹簧）
（3）注胶插芯：控制胶量（插芯头出现胶珠为宜）和时间（一次注射12个，防止胶干 （4）连接光纤和插芯：轻，易断；纤芯露出一小段为止 固化前要清洁固化炉；固化时应注意温度，炉温稳定时才可固化，不同光缆设置不同的固化时间和温度，并摆放整齐光缆，防止烧掉热缩管和光缆。胶干后将变成红褐色。固化后金属散件不要接触到光缆。 3.组装：使用的工具有压紧机（压接压环和小圆环）、压接钳、尖嘴钳、剪刀（剪卡普隆丝）、刀片（割缆皮）。 （1）剪卡普隆丝，按规定预留长度 （2）固定卡普隆丝和缆皮 （3）压紧机压接压环和小圆环 （4）对于FC、ST产品则要组装内螺、外螺: 内螺外螺要拧紧。 （5）套紧尾套 （6）检查插芯弹性，弹性不好的用钳子移动插芯位置再试。 4.研磨：根据不同的产品型号选择不同的研磨盘，对称装上光缆，保证平衡，在离插芯约15CM处扎好，并使光缆与插芯成一条直线，防止光缆与插芯相连处断裂。 第一轮研磨除胶：先在砂纸上成8或0字型进行磨胶，
光纤水听器及阵列综述 马宏兰周美丽 （天津师范大学电子与通信工程学院） 摘要：为适应水声学应用特别是水下反潜战的需要 ,在光纤技术不断发展的基 础上 ,光纤水听器应运而生。光纤水听器是一种基于光纤、光电子技术上的新型水下声传感器 ,因其在军事、民用各领域应用广泛 ,目前光纤水听器在国内外发展迅速 ,已经到达实用状态。全光光纤水听器系统的湿端采用全光实现,信号传感与传输皆基于光纤技术。具有抗电磁干扰、重量轻和造价低等优点。文章简述了光纤水听器的发展历史、现状 ,论述了光纤水听器阵列的原理及其应用前景。 关键词：光纤水听器多路复用技术阵列 0引言：在光纤水听器的实际应用中，由于水下声场的复杂性，单元水听器很难获得目标的详细信息，因而需要将数百乃至上千个探测基元组成大的阵列，以获得更多水声场信息，通过水听器阵列完成声场信号的波束形成，实现对水下目标的定位与指向。在2003年8月下水的美国最新型攻击核潜艇上，装备的舷侧阵就由2 700个光纤水听器基元组成【1】。对于大规模的光纤水听器阵列，多达数十上百基元的光纤水听器光信号都是由同一根光纤传输的，在实际系统中，这种性能就是由光纤水听器的多路复用技术实现的。可见多路复用是光纤水听器的核心技术。 1 光纤水听器的开发 自1976年美国Bucar等人发表第一篇有关光纤水听器的论文【2】以来, 各工业发达国家的海军研究部门以及有关的研究和工业部门都在积极从事光纤水听器的研究和开发,尤其以美国最为突出。美国海军研究实验室、美国海军研究生院和Litton制导和控制公司等先后研究开发了Maeh一Zehnder、Michelson 干涉仪的光纤水听器, 主要结构有心轴型、互补型(推挽式) 、平面型和椭球弯 张式等光纤水听器。这些结构水听器达到的归一化灵敏度(△。/ 。△P）为适应水声学应用特别是水下反潜战的需要 ,在光纤技术不断发展的基础上 ,光纤水听器应运而生。光纤水听器是一种基于光纤、光电子技术上的新型水下声传感器 ,因其在军事、民用各领域应用广泛 ,目前光纤水听器在国内外发展迅速 ,已经到达实用状态。各国对光纤水听器的研究投入了大量人力和物力，技术也日益娴熟。 2、多路复用的阵列体系结构 阵列体系分为以下六大部分，其中时分/ 波分混合复用技术是其关键有效手段。 1 ) 频分复用(FDM) 【3】相位产生载波(PGC)问询的体系结构—美国海军研究实验室已用此方案对总数48 个单元水听器成网组成的阵列成功地进行了海上试验, 证实了这种体系结构的低阐值检测能力和低的串扰。 2) 时分复用(TDM) 相位产生载波问询的体系结构—美国海军研究实验室已作了10 单元的光纤水听器阵列演示, 证实了其低的光背景噪声和低的串扰。
光纤通信技术现状综述 信息工程学院通信工程赵爱杰20092420253 导读 概述 主要技术 相干光通信技术 概念 关键技术 主要优势 光孤子通信技术 概念 关键技术 主要优势 全光通信网 概念 关键技术 主要优势 总结 参考网站 概述 光纤通信，顾名思义，就是利用光导纤维传导经过调制而携带信息的光信号，实现信息传递的通信方式。光纤通信技术发展历史并不长，1966年高锟发表论文《Dielectric-Fibre surface waveguides for optical frequencies》奠定了光纤技术进入实用的里程碑。经过短短几十年发展，现在光纤技术已经以其突出优势在通信领域得到了广泛应用。 光纤技术相比其他通信技术，具有其无与伦比的优越性，其中最突出的就是其超大容量：理论上讲，一根头发丝粗细的光纤可同时传输1000亿个话路，虽然目前如此高的传输量仍未达到，但相比明线、双绞线、同轴电缆、无线信道这些传统传输介质，其传输能力仍然高出几十甚至上千倍，而把若干根光纤聚集成光缆的传输信息量就可想而知了。所以可以预见，当下乃至未来若干年的信息爆炸时代，光纤通信将逐步成为信息传输的主流技术。 其次，光纤技术还有很多传统传输技术无法比拟的有点，如传输距离长、保密性能好、适应能力强、抗干扰性好、体积小重量轻，便于施工维护、制造原料来源广，生产成本低廉等。 主要技术 目前光纤通信的主要技术有：相干光通信技术，光孤子通信技术，全光通信
网等，下面注意作简要介绍： 相干光通信技术： 所谓相干光技术就是在光通信中使用相干调制和外差检测技术。所谓相干调制，就是利用传输信号来控制光载波的频率、相位和幅度。外差检测，就是利用一束本机振荡产生的激光与输入信号在光混频器中进行混频，得到与信号光频率、相位和幅度按相同规律变化的中频信号的技术。 在发送端，采用外调制方式将信号调制到光载波上传输，当信号光到达接收端时，首先与一束本振光信号进行相干耦合，然后由平衡接收机进行探测。相干光通信根据本振光频率与信号光频率不等或相等，可分为外差检测和零差检测。前者光信号经光电转换后获得的是中频信号，还需要二次解调才能被转换成基带信号。后者光信号经光电转换后被直接转换成基带信号，不用二次解调，但它要求本振光频率与信号光频率严格匹配，并且要求本振光与信号光的相位锁定。 关键技术： 1）外光调制技术，光调制是根据某些电光或声光晶体的光波传输特性随电压或声压等外界因素的变化而变化的物理现象而提出的。外光调制器主要包括三种：利用电光效应制成的电光调制器、利用声光效应制成的声光调制器和利用磁光效应制成的磁光调制器。采用以上外调制器，可以完成对光载波的振幅、频率和相位的调制。 2）偏振保持技术，在相干光通信中，相干探测要求信号光束与本振光束必须有相同的偏振方向，才能获得相干接收所能提供的高灵敏度，所以在相干光通信中应采取光波偏振稳定措施。主要有两种方法：一是采用“保偏光纤”使光波在传输过程中保持光波的偏振态不变；二是使用普通单模光纤，在接收端采用偏振分集技术，信号光与本振光混合后首先分成两路作为平衡接收，对每一路信号又采用偏振分束镜分成正交偏振的两路信号分别检测，然后进行平方求和，最后对两路平衡接收信号进行判决，选择较好的一路作为输出信号。 3）频率稳定技术，激光器稳频技术主要有三种，(1)将激光器的频率稳定在某种原子或分子的谐振频率上。在1.5μm波长上，已经利用氨、氪等气体分子实现了对半导体激光器的频率稳定；(2) 利用光生伏特效应、锁相环技术、主激光器调频边带的方法实现稳频；(3)利用半导体激光器工作温度的自动控制、注入电流的自动控制等方法实现稳频。 相干光通信技术相对于传统的光强度调制有突出有点： 1）灵敏度高，中继距离长，相干光通信的一个最主要优点是相干检测能改善接收机的灵敏度。相同条件下，相干接收机比普通接收机灵敏度高20dB，可以达到接近散粒噪声极限的高性能，因此也增加了光信号的无中继传输距离。 2）选择性好，通信容量大，相干光通信提高了接收机的选择性，在直接检测中，接收波段较大，为抑制噪声干扰，探测器通常需要放置窄带滤光片，但其频带仍然很宽。在相干外差探测中，探测的是信号光和本振光的混频光，因此只有在中频频带内的噪声才能进入系统，而其他噪声均被带宽较窄的微波中频放大器滤除。可见，外差探测有良好的滤波性能。此外，由于相干检测优良的波长选择性，相干接收机可以使频分复用系统的频率间隔大大缩小，从而实现密集波分复用，具有以频分复用实现更高传输速率的潜在优势。
光纤激光水听器的基本原理,国内外光纤激光水听器的研究进展以及发展趋 势 一、引言 声波是人类已知的唯一能在海水中远距离传输的能量形式。水听器(Hydrophone)是利用在海洋中传播的声波作为信息载体对水下目标进行探测以及实现水下导航、测量和通信的一类传感器。由于水下军事防务上的要求和人类开发利用海洋资源的迫切需要，水听器技术得到空前的发展。传统的水听器包括电动式、电容式、压电式、驻极体式，等等。 20世纪70年代以来，伴随着光导纤维及光纤通信技术的发展，光纤水听器逐渐成为新一代的水声探测传感器。与传统水听器相比，其最大优点是对电磁干扰的天然免疫能力。此外，光纤水听器还具有噪声水平低、动态范围大、水下无电、稳定性和可靠性高、易于组成大规模阵列等优点。现有的光纤水听器包括光强度型、干涉型、偏振型、光栅型等。其中，光纤激光水听器(FLH)就是一种光栅型水听器，但由于它的传感元件光纤激光器(又称有源光纤光栅)相比于无源光纤光栅具有高功率和极窄线宽的特点，配合上基于光纤干涉技术的解调方法，它的微弱信号探测能力相比于普通的无源光纤光栅水听器可以提高几个数量级。 压电式水听器和干涉式光纤水听器是目前应用最广泛的水声探测器件。与干涉式光纤水听器相比，压电式水听器技术更加成熟，结构和制作工艺更简单，大规模生产时一致性可以得到相对较好的控制。但是，防漏电、耐高温、长距离传输、动态范围大则是光纤水听器最大的优势。尤其在一些特殊领域(例如高温高压的深井油气勘探领域)有着比压电水听器更为广阔的应用前景。与干涉式光纤水听器相比，光纤激光水听器的最大优势在于易复用，即“串联即成阵”。同时，受弯曲半径影响，干涉式光纤水听器的体积较大，水听器直径通常大于1cm。而由于光纤激光型水听器结构简单，传感单元仅为一根光纤的尺寸，光纤激光水听器外径可细至4～6mm。当然，受光纤激光器本身弦振动及系统1/f噪声影响，加速度响应较大、低频段噪声相对较高是目前光纤激光型水听器存在的主要问题之一，有
光纤水听器原理与发展现状 袁虎邓华秋 （华南理工大学物理系广州510640） 摘要光纤水听器由于其特有的抗电磁干扰、体积小等特点，在军事、民用方面有着广泛应用。本文简介了光纤水听器的基本原理，并分别对强度调制型、干涉型和光栅型光纤水听器进行了简单的介绍。在现在的光纤水听器的应用中，点式的传感已不能满足现在的大规模集成化要求，因此分布式光纤水听器也是近期的研究热点。文中介绍了两种分布式光纤水听器的技术方案，分别是OTDR和FMCW技术。与此同时由于光纤激光器的发展，其良好的单色性和稳定性可以用于优良的光源，把它用到干涉型光纤水听器中可以极大程度的提高光纤水听器的性能。 关键词：光纤水听器；FMCW；光纤激光器 1.光纤水听器简介 声波作为一种机械波，可以在海水中进行远程能量传递，而其他类型的能量场在水中衰减很快，因此，声波是海洋深层信息收集、传递和处理的最重要形式[1]。水声传感器简称水听器，是在水中侦听声场信号的仪器。它作为反潜声纳的核心部件，在军事领域中有着重要的应用；在工业生产和民用领域，也有着广泛的用途，如用于海洋石油和天然气的勘探、地震预测、水声物理研究、海洋气候以及渔业等众多方面。 早期的水听器主要有压电陶瓷制成的压电水听器。但随着应用的深入，基于压电陶瓷传感元件的水听器出现了许多不足之处。如对电磁场的敏感性，电缆负载、连接电缆的共振效应，同时利用压电陶瓷进行点传感的技术难度和成本也十分困难。正是由于传统压电式水听器存在这些问题，随着光纤和激光技术的发展，人们研制出了一种基于光纤光电子技术的新型水听器-光纤水听器。它的研究始于冷战时期，由于反潜战的需要，美国海军开始了光纤水听器的研究。[2,3]1977年布卡诺等人发表首篇关于光纤技术的水声传感系统的论文[4]。 光纤水听器由于传感头部分不用使用电，而是通过光来传输信号，所以具有抗电磁干扰、电绝缘、动态范围宽、稳定可靠性高、灵敏度不受水流静压力和频率的影响、可以进行远距离测量、探头体积小、方便构成大规模阵列等众多优点。所以，光纤水听器的研究越来越受到各国的重视[4]。 2.光纤水听器原理
一、概述 随着社会信息技术的发展,3G网络的实施,4G网络的开发与研 究,IPTV三网融合、物联网等的实施和提出,对现有的网络提出了革 命性的要求,人类对于信号传输带宽的需求一直在以惊人的速度增长。移动性、无线化、数字化和宽带化是当今信息业发展的趋势,超高速、超大容量成为信息传送追求的主要目标。 光纤通信(Optical Fiber Communications)技术是利用光波作为载波来传递信息的技术。当今，光纤以其传输频带宽、抗干扰性高和信号衰减小，而远优于电缆、微波通信的传输，已成为世界通信中主要传输方式。 在20世纪60年代初期，由于人们无法解决光的散射等问题，光通信一直没有重大的发展。直到20世纪60年代中期，情况才发生改变，而改变这一现状的正是一位中国人-高锟。1966年，高锟发表了关于通信传输新介质的论文，提出可以利用光导纤维进行信息传输的可能性和技术途径，这才奠定了光通信的基础。1970年，美国康宁公司 按照高锟的思路造出了损耗为20dB/km的石英光纤，使得光纤的研制取得重大突破。1972年，该公司生产的高纯石英多模光纤的损耗下 降到4dB/km。到了20世纪80年代初，单模光纤在波长1.55um的损耗已经下降到0.2dB/km，而目前G.654光纤在1.55um波长附近损耗仅0.1510.2dB/km，接近光纤的理论极限。由于高锟在开创光纤通信历史上的卓越贡献，2009年10月6日被授予了诺贝尔物理学奖。
光纤通信(Optical Fiber Communications)技术是利用光波作为载波来传递信息的技术。当今，光纤以其传输频带宽、抗干扰性高和信号．衰减小，而远优于电缆、微波通信的传输，已成为世界通信中主要传输方式。 在20世纪60年代初期，由于人们无法解决光的散射等问题，光通信一直没有重大的发展。直到20世纪60年代中期，情况才发生改变，而改变这一现状的正是一位中国人-高锟。1966年，高锟发表了关于通信传输新介质的论文，提出可以利用光导纤维进行信息传输的可能性和技术途径，这才奠定了光通信的基础。1970年，美国康宁公司按照高锟的思路造出了损耗为20dB/km的石英光纤，使得光纤的研制取得重大突破。1972年，该公司生产的高纯石英多模光纤的损耗下降到4dB/km。到了20世纪80年代初，单模光纤在波长1.55um的损耗已经下降到0.2dB/km，而目前G.654光纤在1.55um波长附近损耗仅0.1510.2dB/km，接近光纤的理论极限。由于高锟在开创光纤通信历史上的卓越贡献，2009年10月6日被授予了诺贝尔物理学奖。 目前，随着数据业务的爆炸性增长，通信道路越来越拥挤，光通信将成为唯一的出路。因此，现在世界上所有新建的通信干线均采用光纤。波分复用(WDM)系统也在海底光缆系统上使用，Tyco全球网大西洋部分有对光纤，目标容量为每对光纤传输64个10Gb/s WDM信道。2002年阿10.2Tb/s(25642.7Gb/s)L波段成功进行了距离为尔卡特在C波段和3100km的传输实验。根据OFC2009年报道，NTT 2007年演示了一个线路容量为10Tb/s的系统[NThB1]，该系统采用DWDM的DQPSK
光纤水听器是一种建立在光纤、光电子技术基础上的水下声信号传感器。它通过高灵敏度的光学相干检测，将水声振动转换成光信号，通过光纤传至信号处理系统提取声信号信息。光纤水听器具有灵敏度高，频响特性好等特点。由于采用光纤作信息载体，适宜远距离大范围监测。 深圳市一测医疗测试技术有限公司是一家专注于医疗器械测试 产品和技术的研发、销售与服务为一体的“国家高新技术企业”，我们拥有自主研发的国家发明专利技术并且代理了众多国外先进专业 测试产品，如膜式水听器、光纤水听器、水听器校准、吸声材料、声场测试水处理系统等。
光纤水听器FOH：灵敏度高，抗电磁干扰，价格便宜，可测量同一个点的温度和压力，并描绘出压力和温度变化曲线。光纤水听器非常适合高强度声输出的测量。 技术参数： 构成：10um 的材料附着在玻璃上，构成光纤，直径为 10um; 校准：250kHz to 50MHz 可校准; 灵敏度：平行传感器： 150mV/MPa at 3MHz;锥形传感器： 100mV/MPa at 3MHz; 灵敏度变化范围：+/-3dB; 能量承受范围：10kPa to 15MPa。
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光纤通信调研报告 第1篇第2篇第3篇第4篇第5篇更多顶部 目录 第一篇：光纤通信综述报告第二篇：光纤通信第三篇：光纤通信第四篇：光纤通信第五篇：光纤通信更多相关范文 正文第一篇：光纤通信综述报告光纤通信综述报告 前言：孙老师，您好！在您给我们从光纤的历史、光纤通信的特点、光纤通信的应用给我们介绍了光纤通信之后，我对光纤通信有了一个更深层次的认识，也引发了我对光纤通信的兴趣，下面就是我结合您给我们讲的知识和我课外了解、收集的材料写的关于光纤通信的综述报告。 摘要：光纤通信技术（optical fiber communications）从光通信中脱颖而出,已成为现代通信的主要支柱之一,在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信作为一门新兴技术,其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的,也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。 一、光纤通信的发展史
1、世界光纤通信发展史 光纤的发明，引起了通信技术的一场革命，是构成21世纪即将到来的信息社会的一大要素。 1966年出生在中国上海的英籍华人高锟，发表论文《光频介质纤维表面波导》，提出用石英玻璃纤维（光纤）传送光信号来进行通信，可实现长距离、大容量通信。 1970年损失为20db/km 的光纤研制出来了。据说康宁公司花费3000万美元，得到30米光纤样品，认为非常值得。这一突破，引起整个通信界的震动，世界发达国家开始投入巨大力量研究光纤通信。 1976年，美国贝尔实验室在亚特兰大到华盛顿间建立了世界第一条实用化的光纤通信线路，速率为45mb/s。 在上世纪70年代末，大容量的单模光纤和长寿命的半导体激光器研制成功。光纤通信系统开始显示出长距离、大容量无比的优越性。 1996年技术取得突破，贝尔实验室发展了技术，美国mci公司在1997年开通了商用的线路。光纤通信系统的速率从单波长的2.5gb/s和10gb/s爆炸性地发展到多波长的
南京工程学院 通信工程学院 实验报告 课程名称光纤通信_________ 实验项目名称光纤通信实验_______ 实验学生班级通信（卓越）131_____ 实验学生姓名吴振飞_____ _____ 实验学生学号 208130429_________ 实验时间2016.6.15___ 实验地点信息楼C413_______ 实验成绩评定 ______________________ 指导教师签字 ______________________ 2016年 6月 19日
目录 实验一半导体激光器P-I特性测试实验 (1) 一、实验目的 (1) 二、实验仪器 (1) 三、实验原理 (1) 四、实验内容 (2) 五、实验步骤 (2) 六、注意事项 (2) 七、思考题 (3) 实验二光电探测器特性测试实验 (3) 一、实验目的 (3) 二、实验仪器 (3) 三、实验原理 (3) 四、实验内容 (4) 五、实验步骤 (4) 六、注意事项 (4) 实验三电话光纤传输系统实验 (4) 一、实验目的 (4) 二、实验内容 (5) 三、预备知识 (5) 四、实验仪器 (5) 五、实验原理 (5) 六、注意事项 (6) 七、实验步骤 (6) 九、思考题 (6)
实验一半导体激光器P-I特性测试实验 一、实验目的 学习半导体激光器发光原理和光纤通信中激光光源工作原理；了解半导体激光器平均输出光功率与注入驱动电流的关系；掌握半导体激光器 P(平均发送光功率) -I(注入电流) 曲线的测试方法。 二、实验仪器 1、ZYE4301G 型光纤通信原理实验箱 1 台 2、光功率计1 台 3、FC/PC-FC/PC 单模光跳线 1 根 4、万用表(自带) 1 台 5、连接导线 20 根 三、实验原理 半导体激光二极管(LD) 或简称半导体激光器，它通过受激辐射发光，(处于高能级E2的电子在光场的感应下发射一个和感应光子一模一样的光子，而跃迁到低能级E1，这个过程称为光的受激辐射，所谓一模一样，是指发射光子和感应光子不仅频率相同，而且相位、偏振方向和传播方向都相同，它和感应光子是相干的。) 是一种阈值器件。由于受激辐射与自发辐射的本质不同，导致了半导体激光器不仅能产生高功率(≥10mW) 辐射，而且输出光发散角窄(垂直发散角为 30~50°，水平发散角为 0~30° )，与单模光纤的耦合效率高(约 30%~50%)，辐射光谱线窄(Δλ =0.1~1.0nm)，适用于高比特工作，载流子复合寿命短，能进行高速信号(>20GHz) 直接调制，非常适合于作高速长距离光纤通信系统的光源。 对于线性度良好的半导体激光器，其输出功率可以表示为ηω (1-1) Pe=)(2thDIIq ?η其中intintaaamirmirD+=ηη，这里的量子效率ηint，表征注入电子通过受激辐射转化为光子的比例。在高于阈值区域，大多数半导体激光器的ηint接近于 1。 1-1 式表明，激光输出功率决定于内量子效率和光腔损耗，并随着电流而增大，当注入电流I>Ith时，输出功率与I成线性关系。其增大的速率即P-I曲线的斜率，称为斜率效率 dPη2DeqdIηω= (1-2) P-I特性是选择半导体激光器的重要依据。在选择时，应选阈值电流Ith尽可能小， Ith对应P值小，而且没有扭折点的半导体激光器，这样的激光器工作电流小，工作稳定性高，而且不易产生光信号失真。并且要求P-I曲线的斜率适当。斜率太小，则要求驱动信号太大，给驱动电路带来麻烦; 斜率太大，则会出现光反射噪声及使自动光功率控制环路调整困难。半导体激光器具有高功率密度和极高量子效率的特点，微小的电流变化会导致光功率输出变化，是光纤通信中最重要的一种光源，半导体激光器可以看作为一种光学振荡器，要形成光的振荡，就必须要有光放大机制，也即激活介质处于粒子数反转分布，而且产生的增益足以抵消所有的损耗。将开始出现净增益的条件称为阈值条件。一般用注入电流值来标定阈值条件，也即阈值电流Ith，当输入电流小于Ith时，其输出光为非相干的荧光，类似于LED发出的光，当电流大于Ith
超声水听器40MHz以下超声场用水听器的校准 1 范围 YY/T 0865的本部分规定了： ——水听器的绝对校准方法； ——水听器的相对（比较）校准方法。 对本部分所覆盖频率范围内的各种相对和绝对校准方法提出了建议。 本部分适用于： ——在水中且在40MHz以下频率范围内测量所用的水听器； 注1：在医用超声领域，尽管一些工作在40kHz~100kHz频率范围的理疗医学应用正在不断发展，但影像诊断的主要频率范围仍保持在2MHz以上。最近已经确认，即使在后一种情况下（频率在2MHz以上），水听器在较低频段的响应也会影响关键声学参数的测量[1]。 ——采用圆形敏感元件制成，设计用于测量超声设备产生的脉冲波或连续波声场的水听器； 注2：一些水听器可能具有非圆形的敏感元件，例如因电极结构引起的对圆形结构的轻度偏离，或者反过来，其敏感元件实际上是方形的。即便如此，本部分中的条款依然有效，但宜特别关注指向性响应和通过各个旋转轴的敏感元件的有效半径。 ——带有或不带有水听器前置放大器的水听器。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 IEC 60050-801 国际电工术语声学和电声学（International Electrotechnical V ocabulary –Chapter 801: Acoustics andelectroacoustics） IEC 60565:2006水声水听器0.01Hz~1MHz频率范围内的校准（Underwater acoustics - Hydrophones - Calibration in the frequency range 0,01 Hz to 1 MHz） IEC 61161 声学超声功率测量辐射力天平法及性能要求（Ultrasonics –Power measurement –Radiation force balances and performance requirements ） IEC 61828 声学聚焦超声换能器发射场特性的定义与测量方法（Ultrasonics - Focusing transducers - Definitions and measurement methods for the transmitted fields） IEC 62127-1：2007超声水听器第1部分：40MHz以下医用超声场的测量和特征描绘（Ultrasonics - Hydrophones - Part 1：Measurement and characterization of medical ultrasonic fields up to 40 MHz）修正案1：2013 IEC 62127-3 超声水听器第3部分：40MHz以下超声场用水听器的特性（Ultrasonics - Hydrophones - Part 3：Properties of hydrophones for ultrasonic fields up to 40 MHz） 3 术语、定义和符号 IEC 62127-1:2007+修正案1:2013界定的以及下面的术语适用于本部分。 3.1
光纤传感技术综述 摘要 光纤传感及其相应技术在经过了二十余年的研究和探索,已逐步迈入了实用化阶段.本文对光纤传感技术进行综述，特别对于光纤传感技术近年的发展做详细介绍。随着光纤技术与相关光电子元器件的发展，光纤传感技术正逐步成为继光纤通信产业发展之后又一大光纤应用技术产业。光纤传感作为传感技术中一个重要分支正不断为工业、农业、交通、能源、医疗卫生、科学技术以及军事技术的信息化提供愈来愈多的服务，并愈来愈为人们所认识与接受。 关键词：应用；产业化；进展 目录 第一章什么是光纤传感技术 (2) 1.1光纤传感技术的定义 (2) 1.2光纤传感技术简介 (2) 1.3光纤传感技术应用 (3) 第二章光纤传感技术的发展 (4) 2.1光纤传感技术发展与产业化 (4) 2.2几种光纤传感器发展现状 (5) 2.3光纤传感技术的未来发展趋势 (7) 结束语 (8) 参考文献 (8) 第一章什么是光纤传感技术
1.1光纤传感技术的定义 光纤传感技术是20世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的，以光波为载体，光纤为媒质，感知和传输外界被测量信号的新型传感技术。作为被测量信号载体的光波和作为光波传播媒质的光纤，具有一系列独特的、其他载体和媒质难以相比的优点。光波不怕电磁干扰，易为各种光探测器件接收，可方便的进行光电或电光转换，易与高度发展的现代电子装置和计算机相匹配。 1.2光纤传感技术的简介 光纤工作频带宽，动态范围大，适合于遥测遥控，是一种优良的低损耗传输线；在一定条件下，光纤特别容易接受被测量或场的加载，是一种优良的敏感元件；光纤本身不带电，体积小，质量轻，易弯曲，抗电磁干扰，抗辐射性能好，特别适合于易燃、易爆、空间受严格限制及强电磁干扰等恶劣环境下使用。因此，光纤传感技术一问世就受到极大重视，几乎在各个领域得到研究与应用，成为传感技术的先导，推动着传感技术蓬勃发展。 光纤传感，包含对外界信号（被测量）的感知和传输两种功能。所谓感知（或敏感），是指外界信号按照其变化规律使光纤中传输的光波的物理特征参量，如强度（功率）、波长、频率、相位和偏振态等发生变化，测量光参量的变化即“感知”外界信号的变化。这种“感知”实质上是外界信号对光纤中传播的光波实时调制。所谓传输，是指光纤将受到外界信号调制的光波传输到光探测器进行检测，将外界信号从光波中提取出来并按需要进行数据处理，也就是解调。因此，光纤传感技术包括调制与解调两方面的技术，即外界信号（被测量）如何调制光纤中的光波参量的调制技术（或加载技术）及如何从被调制的光波中提取外界信号（被测量）的解调技术（或检测技术）。 外界信号对传感光纤中光波参量进行调制的部位称为调制区。根据调制区与光纤的关系，可将调制分为两大类。一类为功能型调制，调制区位于光纤内，外界信号通过直接改变光纤的某些传输特征参量对光波实施调制。这类光纤传感器称为功能型（FunctionalFiber，简称FF型）或本征型光纤传感器，也成为内调制型传感器，光纤同具“传”和“感”两种功能。于光源耦合的发射光纤同于光探测器耦合的接收光纤为一根连续光纤，称为传感光纤，故功能型光纤传感器亦称全光纤型或传感型光纤传感器。另一类为非功能型调制，调制区在光纤之外，外界信号通过外加调制装置对进入光纤中的光波实施调制，这类光纤传感器称为非功能型（NonFunctionalFiber，简称NFF）或非本征型光纤传感器，发射光纤与接收光纤仅起传输光波的作用，称为传光光纤，不具有连续性，故非功能型光纤传感器也称传光型光纤传感器或外调制光纤传感器。 根据被外界信号调制的光波的物理特征参量的变化情况，可将光波的调制分为光强度调制、光频率调制、光波长调制、光相位调制和偏振调制等五种类型。 由于现有的任何一种光探测器都只能响应光的强度，而不能直接响应光的频率、波长、相位、和偏振调制信号都要通过某种转换技术转换成强度信号，才能为光探测器接收，实现检测。
干涉型光纤水听器调制解调方案研究 ! 沈梁"叶险峰"李志能 #浙江大学信息与电子工程学系"杭州$%&&’()摘要*本文概述了+,-./01.2314 干涉型光纤水听器两种不同的调制解调技术"着重分析了用$5$耦合器组成的干涉型光纤水听器的解调原理" 并比较分析了这两种方案的特点"指出采用$5$耦合器解调技术是将来构成全光纤干涉型水听器系统的优选方案6 关键词*干涉型光纤水听器789零差检测解调$ 5$耦合器中国分类法*:7’%’6%;"文献标识码*<文章编号* %&&;/%=>>#’&&%)&%/&&&?/&=@引言 光纤水听器是利用光纤的传光特性以及它与周围环境相互作用产生的种种调制效应" 在海洋中侦听声场信号的仪器A %B 6 干涉型光纤水听器具有高灵敏度的相位检测能力和大的动态范围"可以远距离捕获海洋中声发射源如潜艇C 鱼群等发出的噪声"以便进行警报和定位"其检测声压灵敏度比传统的压电式水听器高出$个数量级"因而对光纤水听器技术的研 究在?&年代初就引起各国的高度重视6 同国外相比"我国在这一领域差距很大"仍处于原理性探索与实验室研究阶段"通过近几年的探索"已取得了一些成果6本文概述了+,-./01.2/ 314 干涉型光纤水听器两种不同调制解调技术6通过严密的数学推导"重点分析了$5$耦合器对称解调技术方案A D "=B " 并分析研究了这两种方案的特点"这些工作对于实现全光纤化水听器阵列远距离信号传输与检测具有重要的意义6 E 789调制/ 解调原理干涉型光纤水听器的789检测方案是在光纤水听器中引入检测信号带宽外的某一频 率的大幅度相位调制信号A ’B " 通过分离随机漂移与信号项"消除随机漂移对传感信号的影响6将圆频率为F G " 信号幅度为H 的相位调制信号加在+,-./01.2314光纤干涉仪上"则干涉仪的检测信号及其I 1J J 1K 函数展开为L M NO P -Q J A -Q J F G R O S #R )B M NO P T A U &#H )O ’V W X M % # Y %)X U ’X #H )-Q J ’X F G R B -Q J S #R )Y A ’V W X M &# Y %)X U ’X O %#H )-Q J #’X O %)F G R B J Z 2#R )[#%) ’&&%年$月传感技术学报第%期 !来稿日期*’&&&/&>/’?资助项目*国家自然科学基金资助项目#=>(&’&&$)万方数据
OptiSystem实验 一、OptiSystem简介 OptiSystem是一款创新的光通讯系统模拟软件包，它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身，从长距离通讯系统到LANS 和MANS都适用。OptiSystem有一个基于实际光纤通讯系统模型的系统级模拟器，并具有强大的模拟环境和真实的器件和系统的分级定义。它的性能可以通过附加的用户器件库和完整的界面进行扩展，从而成为一系列广泛使用的工具。全面的图形用户界面提供光子器件设计、器件模型和演示。丰富的有源和无源器件库，包括实际的、波长相关的参数。参数扫描和优化允许用户研究特定的器件技术参数对系统性能的影响。OptiSystem满足了急速发展的光子市场对于一个强有力而易于使用的光系统设计工具的需求，深受系统设计者、光通信工程师、研究人员的青睐。 OptiSystem软件允许对物理层任何类型的虚拟光连接和宽带光网络的分析，从远距离通讯到MANS和LANS都适用。它可广泛应用下列场合： 1．物理层的器件级到系统级的光通讯系统设计； 2．CATV或者TDM?WDM网络设计； 3．SONET?SDH的环形设计； 4．传输装置、信道、放大器和接收器的设计； 5．色散图设计； 6．不同接受模式下误码率（BER）和系统代价（Penalty）的评估； 7．放大系统的BER和连接预算计算。 实验1 OptiSystem快速入门：以“激光外调制”为例 一、实验目的 1、掌握软件的简单操作 2、了解软件的元件库 3、掌握建立新的project（新的工作界面） 4、掌握搭建系统：将元件从元件库中拖入project、连线、搭建系统 5、掌握设置参数 6、掌握软件的运行、观察结果、导出数据 二、实验过程 1.建立一个新文件。（File>New） 2.将光学器件从数据库里拖入主窗口进行布局. 3.光标移至有锁链图标出现时，进行连线。（如图1所示） 4．设置连续波激光器参数。 （1）点击frequency>mode, 出现下拉菜单，选中script。 （2）在value中输入数据并作评估。 （3）点击单位，选择“THZ”，点击OK 回主窗口。（如图2所示）
超声水听器第2部分：40MHz以下超声场用水听器的校准 1 范围 YY/T 0865的本部分规定了： ——水听器的绝对校准方法； ——水听器的相对（比较）校准方法。 对本部分所覆盖频率范围内的各种相对和绝对校准方法提出了建议，并列出了可供参考的文献。 本部分适用于： ——在水中且在40MHz以下频率范围内测量所用的水听器； 注1：在医用超声领域，尽管一些工作在40kHz~100kHz频率范围的理疗医学应用正在不断发展，但影像诊断的主要频率范围仍保持在2MHz以上。最近已经确认，即使在后一种情况下（频率在2MHz以上），水听器在较低频段的响应也会影响关键声学参数的测量[1]。 ——采用圆形敏感元件制成，设计用于测量超声设备产生的脉冲波或连续波声场的水听器； 注2：一些水听器可能具有非圆形的敏感元件，例如因电极结构引起的对圆形结构的轻度偏离，或者反过来，其敏感元件实际上是方形的。即便如此，本部分中的条款依然有效，但宜特别关注指向性响应和通过各个旋转轴的敏感元件的有效半径。 ——带有或不带有水听器前置放大器的水听器。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 IEC 60050-801 国际电工术语声学和电声学（International Electrotechnical V ocabulary –Chapter 801: Acoustics andelectroacoustics） IEC 60565:2006水声水听器0.01Hz~1MHz频率范围内的校准（Underwater acoustics - Hydrophones - Calibration in the frequency range 0,01 Hz to 1 MHz） IEC 61161 声学超声功率测量辐射力天平法及性能要求（Ultrasonics –Power measurement – Radiation force balances and performance requirements ） IEC 61828 声学聚焦超声换能器发射场特性的定义与测量方法（Ultrasonics - Focusing transducers - Definitions and measurement methods for the transmitted fields） IEC 62127-1：2007超声水听器第1部分：40MHz以下医用超声场的测量和特征描绘（Ultrasonics - Hydrophones - Part 1：Measurement and characterization of medical ultrasonic fields up to 40 MHz）修正案1：2013 IEC 62127-3 超声水听器第3部分：40MHz以下超声场用水听器的特性（Ultrasonics - Hydrophones - Part 3：Properties of hydrophones for ultrasonic fields up to 40 MHz） 3 术语、定义和符号 IEC 62127-1:2007+修正案1:2013界定的以及下面的术语适用于本部分。 3.1
现代传感器论文 题目：光纤传感器综述 姓名：张艳婷 学院：物理与机电工程学院 系：机电系 专业：精密仪器与机械 年级：2013级 学号：19920131152905 指导教师：吴德会老师 2014 年2月18日
光纤传感器综述 [摘要] 光纤传感器是一种有广泛应用前景的新型传感器。本文对光纤传感器的原理、特点、分类和发展历程进行了详细综述，介绍了光纤温度传感器、光纤陀螺仪这两种典型光纤传感器的应用，指出了这类光纤传感器在应用过程中存在的问题，并提出光纤传感器今后的发展趋势, 为光纤传感器的深入研究提供了有益参考。 [关键词]：光纤传感器原理特点发展历程发展趋势 一、引言 传感器在当代科技领域及实际应用中占有十分重要的地位，各种类型的传感器早已广泛应用于各个学科领域。近年来，传感器朝着灵敏、精巧、适应性强、智能化和网络化方向发展。光纤传感技术是20世纪70年代末新兴的一项技术［1］，在全世界成了研究热门，已与光纤通信并驾齐驱。光纤传感器作为传感器家族的一名新成员，由于其优越的性能而备受青睐，其具有体积小、质量轻、抗电磁干扰、防腐蚀、灵敏度高、测量带宽、检测电子设备与传感器可以间隔很远等优点，优良的性能使得光纤传感器具有广泛的应用前景。本文从光纤传感器的基本原理及特点、光纤传感器的发展历程、光纤传感器的分类及应用原理、光纤传感器的应用及存在问题以及光纤传感器的发展趋势五大方面对光纤传感器进行介绍。 二、光纤传感器的基本原理及特点 光纤( Optical Fiber) 是光导纤维的简称，光纤的主要成份为二氧化硅，由折射较高的纤芯、折射率较低的包层及保护层组成。纤芯为直径大约0.1 mm 左右的细玻璃丝，把光封闭在其中并沿轴向进行传播的导波结构。光纤传感器的发现起源于探测光纤外部扰动的实践，在实践中，人们发现当光纤受到外界环境的变化时，会引起光纤内部传输光波参数的变化，而这些变化与外界因素成一定规律，由此发展出光纤传感技术。
第1章水听器测量超声换能器辐射声压、声功率 1.1 实验目的 1、学习PVDF（聚偏氟乙烯）针式水听器（PVDF Needle Hydrophone）、膜式水听器（Membrane Hydrophone）、光导纤维水听器（FOPH, Fiber Optic Probe Hydrophone）的声压测试原理和辐射力天平测量声功率的测试原理，将其用于测量超声换能器辐射声压和声功率。 2、用PVDF针式水听器、膜式水听器HMA-0200、光导纤维水听器FOPH2000测量单阵元聚焦超 声换能器的辐射声压，掌握实验步骤和过程。 3、比较三种水听器的优缺点和适用范围。 1.2 数学物理原理 1.2.1 PVDF针式水听器（PVDF Needle Hydrophone）[1] 水听器是把水下声压信号转换为电信号的换能器。当压电材料上的压力(声扰动)发生变化时，压电材料内部的电荷分布就会成比例地发生变化并且会以电压信号的形式体现出来，因此可通过压 电元件表面上的电极提取这些电荷，经电压放大器或电荷放大器放大后，由信号处理示波器显示出 能反映声波波形的图像,这样就以很直接的方法完成了超声声场中声压的测量。 目前所采用的水听器主要有PVDF（Polyvinylidene Fluoride）针式水听器，PVDF膜式水听器以 及光导纤维水听器FOPH。PVDF材料由于灵敏度高和声阻抗优在电声换能器得到广泛应用。下面首 先介绍PVDF针式水听器。 顾名思义，PVDF针式水听器是针形的。针式水听器由于直径很小因而可检测测量点的声压，实际上是针式水听器直径尺寸范围的平均声压；原则上针式水听器的直径越小越好，至少小于声场的1个波长，如15MHz的声场，则针式水听器的直径要小于0.1mm。针式水听器是测量声场和声压的首选换能器（一级标准测量工具），适合连续波和脉冲波的测量。针式水听器针尖上有一层通常为几个微米厚的PVDF薄膜，现在可以做到9－28μm的膜厚，这层薄膜就相当于一个高灵敏度的压电换能器，能将接收到的声压信号转换为相应的电压信号，目前换能器直径可做到40μm－1mm，在1－35MHz 频率范围针式水听器具有平坦的测量特性。 针式水听器及其原理图如下所示： (a) 针式水听器外观图(b) 针式水听器原理结构图 图1.1 针式水听器结构及外形[1] 由于水听器针尖的聚偏氟乙烯薄膜非常脆弱，因此使用针式水听器时注意不能用手或任何其他物体碰水听器针尖。清洗水听器时，用蒸馏水轻轻冲洗。