论文部分内容阅读
干涉型光纤水听器作为水下声场探测灵敏度极高的元件,在军事上具有巨大的潜在应用价值。声压灵敏度、谐振频率和空间指向性是衡量其性能的重要指标。本文分别基于弹性力学的理论和有限元的方法对含弹性增敏层的同轴干涉型光纤水听器基元的声压灵敏度进行研究,并基于有限元的方法对其谐振频率和垂直指向性进行分析,最后用实验对各项分析结果进行了验证。基于弹性力学理论建立了等效模型对光纤水听器基元的声压灵敏度进行了理论研究,分析了光纤水听器基元的结构参数和材料特性对声压灵敏度的影响,得出了提高基元声压灵敏度的有效途径,并研制了光纤水听器样品,对理论分析结果进行了实验验证,理论分析与实验结果的偏差小于0 .7dB,基于弹性力学分析结果与实验结果基本一致。由于基于弹性力学的分析方法做了很多近似忽略了一些因素的影响,建立的理论分析模型不能完全真实地反映水听器在自由声压场中的实际情况,因此提出了一种更精确的基于有限元理论的方法来研究基元的声压灵敏度。理论分析结果与实验结果的偏差小于0 .2dB,基于有限元方法的分析结果与实验结果基本吻合。用有限元的方法分析了光纤水听器基元的谐振频率和垂直指向性,谐振频率的理论分析结果为5283 .7Hz,实验测量结果为5300 Hz,理论分析结果与实验结果基本一致。垂直指向性分析结果表明,光纤水听器垂直方向的灵敏度分布是均匀的,理论上波动应为0 dB,而实验测得的垂直方向的指向性波动小于0 .3dB,理论分析结果与实验结果具有很好的吻合性。论文对含弹性增敏层的同轴干涉型光纤水听器的特性分析和结论对该结构光纤水听器的优化设计和性能改进有重要的指导意义。