芯轴结构干涉式光纤水听器

40 MPa 下仍灵敏

通过芯轴弹性层与刚性层分别绕制传感臂，在深海高压下保持高灵敏度与相位分辨率。

广东 · Sun, Xiaoyuan · Shi, Jinhui · 吴许强 · Zuo, Cheng · Zhu, Pengcheng · 俞本立

IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement 2025

参数信息

灵敏度

-140 dB re rad/μPa

最小可探测声压 (1 kHz)

7.08 μPa/√Hz

最小可探测声压 (100 Hz)

31.62 μPa/√Hz

总光程差变化

0.604 m

相位分辨率优化

11 dB

技术优势

深水压不降低灵敏度

弹性层与刚性层分别承载内外绕制光纤，弹性层形变补偿了高静水压对干涉臂光程差的影响，使灵敏度在 40 MPa 范围内基本不变。

相位分辨率提升 11 dB

通过测量内外光纤的光程差随压力变化并校正失配，系统相位分辨率至少提升 11 dB，有利于探测微弱声信号。

1 kHz 处 MDP 达 7.08 μPa/√Hz

在 40 MPa 和 1 kHz 下测得最小可探测声压约 7.08 μPa/√Hz，说明该结构能捕捉深海微弱声信号。

应用场景

• 深海声学探测：在 40 MPa 静水压下仍能探测 7.08 μPa/√Hz 的微弱信号，可用于深海目标声学探测。
• 光纤传感：干涉式光纤传感结构在高压下保持高灵敏度，可作为深海光纤传感网络的声学节点。
• 水下监听：能对水下微弱声信号进行长期监测，适用于海洋环境与目标活动的无人值守监听。
• 海洋勘探：可搭载于深海勘探平台，采集海底地质或生物活动产生的声信号。