水声信号的检测是声纳系统一个非常重要的部分。研究和开发新型、高性能的水声信号检测技术对于巩固海防、开发海洋资源具有十分重要的意义,是日益增长的国防建设和经济建设的需要。 本课题作为国家“973水中目标远程感知基础研究”项目的子项,在国内率先系统地开展了光纤Bragg光栅应用于水声信号检测的原理性研究,是一项具有挑战性、探索性的工作。 本文主要做了如下工作: 1、从水声学相关理论出发结合光纤Bragg光栅传感理论,将光纤Bragg光栅应用于水声信号的检测,探讨了光纤Bragg光栅水听器的工作机理和基本设计方法。 2、通过对水声微弱信号的研究,探讨了基于边缘滤波器的光纤光栅的解调技术。设计了一种基于电压驱动的可调法布里腔自动跟踪的光纤光栅传感器解调方案,通过将光纤光栅的反射波长控制在光学滤波器边沿上的方法,达到对外界的应变引起的布喇格光纤光栅反射光谱的变化进行解调。本文将“自动跟踪”的方法成功应用于光纤光栅解调系统中,利用光电系统中的运算电路,能够自动调整法布里腔的驱动电压,消除了静水压、环境温度等因素的影响;在保证精度的同时有效地提高该传感系统的解调频率范围,依据这种解调技术所设计的解调器能够满足水声信号检测的需要。 3、开展了基于边缘滤波器的光纤光栅的解调器的实验研究。对光纤光栅应变分别进行了静态和动态测量,结果表明该类型的光纤Bragg光栅解调器能消除静水压及环境因素的影响,对光纤光栅的应变灵敏度较高,同时其具有成本较低、稳定可靠、应用方便及良好的性能和适用范围。 课题的相关理论分析和实验研究表明该解调器可应用于水声信号检测,声/振动信号测量、压力测量等众多方面。