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我国拥有广阔的海岸线和富饶的海洋资源,随着海洋勘探工作的开展,光纤水听器展现出十分重要的战略意义和实用价值。分布式光纤传感系统在构建长距离、高精度、大容量的光纤水听器系统方面展现出巨大的潜力,在地震预警、反潜作战、水下防务和油气勘探等灾害预测、资源勘探和国防安全领域有着不可或缺的地位。本文围绕扩展分布式光纤探测系统在微弱水声信号探测领域的应用,将干涉式光纤水听器与分布式光纤声传感系统相结合,对分布式光纤水听器系统中信号电路设计和水听器基元增敏技术等关键技术进行研究。详细介绍了分布式光纤声传感系统原理,设计了一款双通道信号发生电路,设计了弹性层增敏结构的水听器基元和单膜片结构的水听器基元。具体的研究内容如下:1)分布式光纤声传感系统的介绍。从光时域反射技术原理出发,从理论上证明了系统远距离实时定量测量的可行性;详细介绍了系统采用的解调算法--相位生成载波算法的原理;介绍了系统解决方案和工作原理,通过实验测试了系统的关键技术指标,系统最大探测距离为12.5Km,空间采样分辨率为0.4m,空间分辨率为10m,频率响应平坦度为3.9dB,线性拟合优度大于99.5%。2)双通道信号发生电路设计。从直接数字频率合成技术原理出发,研究基于直接数字频率合成技术设计的电路解决方案,对直接数字式频率合成技术的杂散进行分析,采用两枚DDS芯片结合单片机的设计方案,通过调试之后电路能同步输出一路2KHz的正弦信号和一路8KHz的TTL信号,正弦信号幅度在0～3V之间可调,TTL信号脉宽在10～100ns之间可调,信号频率误差小于10ppm。3)增敏基元设计。对弹性增敏层结构水听器基元建立了弹性力学理论分析模型,对基元的声压灵敏度计算式进行了推导,分析了各参数对声压灵敏度的影响,最后制作了水听器基元进行测试实验对理论分析进行验证,实验测得该水听器基元的声压灵敏度等级在-141.6dB左右与理论分析值相差0.2dB,频率响应平坦度小于5dB,信噪比约为40dB,验证了理论分析的正确性。对单膜片结构水听器基元进行了振动力学分析,推导了基元的声压灵敏度计算公式,制作了该水听器基元进行实验对理论分析进行验证,实验测得该水听器基元的声压灵敏度在-123.8dB与理论分析值相差0.4dB,频率响应平坦度小于6dB。