【摘 要】
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光纤水听器是一种探测水下声信号装置,被广泛被应用于环境监测、资源勘探、军事作战等诸多领域。干涉式光纤水听器是光纤水听器的一种类型,它具有较高的精确度与灵敏度,它运用光学干涉的原理,通过检测相位变化实现信号检测。相位生成载波调制解调技术（Phase Generated Carrier,PGC）是应用于干涉式光纤水听器的一种信号检测技术,它是一种零差检测方法,具有灵敏度高、动态范围大的特点,并能解决相
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光纤水听器是一种探测水下声信号装置,被广泛被应用于环境监测、资源勘探、军事作战等诸多领域。干涉式光纤水听器是光纤水听器的一种类型,它具有较高的精确度与灵敏度,它运用光学干涉的原理,通过检测相位变化实现信号检测。相位生成载波调制解调技术（Phase Generated Carrier,PGC）是应用于干涉式光纤水听器的一种信号检测技术,它是一种零差检测方法,具有灵敏度高、动态范围大的特点,并能解决相位衰落。在传统干涉式光纤水听器与PGC技术的基础上,本文研究了将声波调制应用于PGC技术,针对PGC解调中存在的问题提出了参数估计算法,并研究了光路增敏方案。本文的主要工作如下:第一,研究了声波调制这种PGC调制方案,介绍了声波调制的原理,对比了其与另外两种调制方式的优势,并对PGC技术中关键系统参数进行了分析,通过仿真验证了这种方案的可行性,并通过实验成功实现了基于声波调制的干涉式水听器系统,达到40d B的信噪比。第二,提出了两种参数估计算法,它们分别基于干涉信号频谱分析与三通道混频计算的原理。算法主要能够对PGC技术中的调制深度进行估计,解决了声波调制方案中难以调节与设置调制深度的问题,此外这两种参数估计算法也可以用于其他的场合用于提高信号检测的性能,仿真中与实际实验中两种算法对调制深度估计的相对误差小于1%和5%。第三,设计了基于光纤环的水听器增敏光路,该结构将一个双光束干涉仪与光纤环级联,并将传感单元置入光纤环中使光信号多次受到调制,从而对光程放大实现相位增敏效果。当双光束干涉仪臂长差与光纤环环长比例为k时,在仿真中相位变化量放大为k倍,在实验中对裸光纤的相位变化量放大为0.95k倍。
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