光纤传感器技术在军事光纤水听器设备中的应用

随着光纤传感器技术的发展,基于光纤传感原理的光纤水听器渐渐引起各国军事研究领域的关注。光纤水听器,是一种建立在光纤、光电子技术基础上的水下声信号传感器。在民用领域,光纤水听器也有诸多应用。

  近年来,随着光纤传感器技术的发展,基于光纤传感原理的光纤水听器渐渐引起各国军事研究领域的关注。光纤水听器是利用水声信号对光纤作用,引起光纤中传播光的强度、偏振、相位等变化从而感知水声信号的传感器。

光纤传感器技术在军事光纤水听器设备中的应用

  在去年5月初的中国国际国防电子展上,我国研究人员公开展示了光纤水听器岸基阵列的实物图片。资料图

  具体来说,光纤水听器,是一种建立在光纤、光电子技术基础上的水下声信号传感器。它通过高灵敏度的光学相干检测,将水声信号转换成光信号,通过光纤传至信号处理系统提取水声信息。经过后续处理,我们就能从看似宁静的信号中提取出海洋中“不速之客”的独有声响。

  与传统的压电水听器相比,光纤水听器灵敏度更高、甚低频响应好、响应频带宽、动态范围大。这些技术优点使得光纤水听器在低噪声、低频水声信号检测中具有独特的技术优势。目前,以光纤水听器为基元的全光纤水听器岸基阵、拖曳阵以及舷侧阵等,已在相关军事领域有所应用。

  光纤水听器与反潜巡逻机和反潜舰艇“强强联合”,可形成一张洞察汪洋的立体反潜“水听网”。未来,还可以把光纤水听器与陆地地面侦听站和空天探测卫星编织成的一张天、地、海的综合探测网,或将成为军事物联传感网络的重要组成部分。

  在民用领域,光纤水听器也有诸多应用。此前,美国研究人员就与英国防卫研究局成功开发出一套海洋陆地钻孔成像系统,这个系统依托全光光纤水听器,可用于地下石油或天然气勘探。检查海洋平台、水下储油罐、海底电缆、海底输油管线等设施是否出现故障,光纤水听器也能大显身手。此外,光纤水听器还可用于海洋地震波检测和海洋环境检测,必将在军民用领域发挥日益重要的作用。

光纤传感器技术在军事光纤水听器设备中的应用

  NETL正在研发新型光纤传感器系统,资料图

  延伸阅读:新型光纤传感器可从内部监控天然气管道腐蚀

  虽然光纤传感器自采用以来成本持续下降,但用于分析传感器结果的询问者的费用仍然相对较高,成为在管道和其他应用中广泛部署光纤传感器系统的主要障碍。

  目前,美国国家能源技术实验室(NETL)正在通过开发光纤传感器系统,从内部监控重要的天然气管道,来对抗腐蚀和天然气管道基础设施面临的其他风险的破坏性影响。这些数据将为早期检测提供关键信息,并有助于避免昂贵的管道故障,以维持消费者负担得起的、可靠的能源。

  天然气管道是为美国许多化石能源发电厂提供燃料的动脉。然而,像所有金属一样,每一寸管道都容易腐蚀。据悉,腐蚀每年增加数十亿美元的操作和维护费用。除其他好处外,降低这些可预防的成本可降低消费者的能源支出。

  在先前的研究中,研究人员开发了新的光纤传感器和传感器材料。现在,同一个团队将注意力转向测量光纤传感器数据的技术。这些设备被称为审讯器,它们可帮助分析数英里长的光纤数据,从而更清楚地了解管道内部正在发生的事情。

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