光纤水听器及其阵列对宽带信号检测的理论与方法

对光纤水听器的研究因其在军事和海洋资源勘探中的着重要地位而具有重要意义。但目前对光纤水听器及其阵列检测特性的理论分析和试验中都是在待测信号为单频信号的情况下进行的，而需要探测的水声信号不可能是单频信号。水听器必须具有宽带信号检测能力才能全面、准确地检测周围水声信号。而当宽带信号作用在水听器上时极易造成已调信号频谱混叠而无法解调待测信号造成水听器瘫痪。本项目将在详细研究光纤水听器及其阵列对多频信号和宽带信号的检测特性的基础上，给出评价水听器对各类信号检测性能的评价标准，寻求对待测信号分频段检测再将各输出融合处理实现频段合成的方法，以及完成不同阵列单元采集信号的融合方法。从根本上解决水听器系统及其阵列对宽带信号检测的难题，以保证全面真实准确地获得水声信号。

鉴于光纤水听器在军事和民用上的重要作用，研究和开发高性能的光纤水听器具有重要意义。.本项目研究了使光纤水听器全面真实地探测周围水声信号、提高水听器探测宽带信号的能力的理论和方法。研究了应用PGC解调方案的光纤水听器系统及其阵列对宽带信号的检测特性。并针对提高水听器系统抗高频干扰问题提出了设计方案。讨论了当探测信号为宽带信号时如何评价水听器的信号承受能力。通过研究得出光纤水听器的输入信号为宽带信号时，用单一频率上的响应不能真实、客观地反映光纤水听器系统的信号承受能力；而用几何合成值衡量系统的信号承受能力，带宽内信号分布形式不同时会得到不同的结果。因此对水听器系统进行测试时，应该使用相同的信号（首选粉红噪声信号）做为测试信号。经过分析和仿真可得光纤水听器的灵敏度并不是越高越好。正常应用的光纤水听器的相位灵敏度一般不要超过-110dB。提出了通过探头的优化设计提高使用PGC解调方案的光纤水听器系统抗高频干扰能力的技术方案，实现了在水听器的工作带宽内得到平坦的相位灵敏度。提出了多探头探测水声信号的方法，设计了数据融合方案，进而提高水听器阵列系统对宽带信号的探测能力。.本项目所做的研究工作在提高水听器系统检测宽带信号能力问题上提出了新的解决方法，对光纤水听器及其阵列的设计、研制、测试以及光纤水听器应用场合的定位等一系列问题提供了参考。