基于光频域反射仪的光纤水听器探头结构形变研究

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光纤水听器探头在深海静水压力下存在变形,影响对水下声信号的探测性能,甚至会使探头失稳而无法在深海环境中继续作业。传统电学传感器由于受限于尺寸和电磁干扰等因素,难以用于水听器探头的形变监测。光纤光栅点式传感器则由于空间分辨率低也无法对尺寸小的光纤水听器探头进行全分布式力学监测。为此,本文提出了一种基于光频域反射仪的高空间分辨率,高精度的光纤水听器探头形变监测方法。实验中,光纤紧密缠绕在水听器探头的表面,采用自主研制的分布式光纤形状监测分析仪,测量了探头形变产生的光纤瑞利散射光谱的波长漂移,采用逆向积分的方法实现了探头形状的二维重构。研究结果表明,随着静水压力增强,水听器探头直径逐渐缩小,并沿周向出现周期性凹陷。当静压力达到6 MPa时,三个周期性凹陷深度达到124mm。该实验研究结果与基于ANASYS的耐压性仿真结果相符,为研制和优化光纤水听器探头的材料和结构提供了第一手的数据依据,有助于降低研发水听器探头的成本和周期。
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