一种基于光纤能信共传的MEMS水听器阵列

    专利2025-04-24  24


    本发明属于传感器,具体涉及一种基于光纤能信共传的mems水听器阵列。


    背景技术:

    1、水听器阵列是获取水下声信息的核心关键设备。当前水听器阵列主要包括两类,一是压电水听器阵列,采用电缆传输和压电传感,全电体制,通过压电效应将声信号转换为电信号。二是光纤水听器阵列,采用光纤传输和光纤传感,全光体制,利用高灵敏度的光学检测,将声信号转化为光信号,通过解调获得声信号。

    2、当前,小型海洋平台(水下、水面平台)大量涌现,重要性日益凸显。小型海洋平台空间、能源、动力等资源非常有限,难以承载大孔径水听器阵列,导致小型海洋平台对水声信号的感知能力严重不足。因此轻量化是水听器阵列技术的迫切需求。但是压电水听器阵列受传输机制限制,传输难以实现轻量化;光纤水听器阵列受传感器限制,阵元难以实现微型化。总之,现有的水听器阵列均面临轻量化的瓶颈。


    技术实现思路

    1、有鉴于此,本发明的目的是提供一种基于光纤能信共传的mems水听器阵列,采用光纤进行能量和信息共传,结合微机电系统mems水听器,可以实现传输缆轻量化和传感器微型化。

    2、一种基于光纤能信共传的mems水听器阵列,包括光源、能信共传光缆、若干mems水听器、光电转换器、电光转换器以及信号接收器;mems水听器、光电转换器、电光转换器构成一个水声器阵元,多个水声器阵元接在能信共传光缆上;

    3、所述光源可通过能信共传光缆将光能量传输至水下,经光电转换器转换为电能后为mems水听器供能;

    4、所述能信共传光缆包括若干芯光纤,分别用于光能量传输和信息传输;将光源发出的光能传递给各个水声器阵元,并从各个水声器阵元接收采集的光信号形式的水声信号;

    5、所述光电转换器将能信共传光缆传输的光能量转换为电能,为mems水听器供能;

    6、所述mems水听器,将采集的水声信号转换为电信号;

    7、所述电光转换器将mems传感信号转换为光信号,送入能信共传光缆;

    8、所述信号接收器接收由能信共传光缆传回的光信号形式的水声信号。

    9、较佳的,所述光源、信号接收器位于干端。

    10、较佳的,所述水声器阵元位于湿端。

    11、较佳的,所述能信共传光缆部分位于湿端。

    12、较佳的,所述光源采用大功率激光器。

    13、本发明具有如下有益效果:

    14、本发明提供一种基于光纤能信共传的mems水听器阵列,通过光纤实现能量和信息共传,实现供能和信息传输缆的轻量化;通过mems技术,融合微机电系统mems水听器,实现了水听器阵元的高灵敏度和微型化;与现有水听器阵列技术相比,相同孔径的阵列体积、重量、功耗大幅降低,可大幅提升小型海洋平台承载大孔径阵列的能力。



    技术特征:

    1.一种基于光纤能信共传的mems水听器阵列,其特征在于,包括光源、能信共传光缆、若干mems水听器、光电转换器、电光转换器以及信号接收器;mems水听器、光电转换器、电光转换器构成一个水声器阵元,多个水声器阵元接在能信共传光缆上;

    2.如权利要求1所述的一种基于光纤能信共传的mems水听器阵列,其特征在于,所述光源、信号接收器位于干端。

    3.如权利要求1所述的一种基于光纤能信共传的mems水听器阵列,其特征在于,所述水声器阵元位于湿端。

    4.如权利要求1所述的一种基于光纤能信共传的mems水听器阵列,其特征在于,所述能信共传光缆部分位于湿端。

    5.如权利要求1所述的一种基于光纤能信共传的mems水听器阵列,其特征在于,所述光源采用大功率激光器。


    技术总结
    本发明提供一种基于光纤能信共传的MEMS水听器阵列,通过光纤实现能量和信息共传,实现供能和信息传输缆的轻量化;通过MEMS技术,融合微机电系统MEMS水听器,实现了水听器阵元的高灵敏度和微型化;与现有水听器阵列技术相比,相同孔径的阵列体积、重量、功耗大幅降低,可大幅提升小型海洋平台承载大孔径阵列的能力。

    技术研发人员:陈德胜,张治国,李月梅,张伟,高威,刘一宁
    受保护的技术使用者:北京理工大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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