實(shí)驗(yàn)名稱:基于連續(xù)光干涉條紋計(jì)數(shù)的距離測(cè)量
研究方向:探究水下聲光調(diào)制效應(yīng)
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模夯褂蔑w秒激光對(duì)海水聲速進(jìn)行了測(cè)量。聲波飛行距離采用基于連續(xù)光干涉條紋計(jì)數(shù)的距離測(cè)量方法,聲波飛行時(shí)間采用互相關(guān)的測(cè)量方法?;谏鲜鰷y(cè)量方法,本章在實(shí)驗(yàn)室中搭建了實(shí)驗(yàn)光路系統(tǒng),提升了海水聲速的高精度測(cè)量。
測(cè)試設(shè)備:ATA-122D帶寬放大器,信號(hào)發(fā)生器,試件,示波器
實(shí)驗(yàn)過程:使用信號(hào)發(fā)生器,經(jīng)由帶寬放大器(Aigtek,ATA-122D)來驅(qū)動(dòng)超聲換能器發(fā)出聲脈沖信號(hào)經(jīng)過聲光作用區(qū)域。脈沖光的調(diào)制信號(hào)會(huì)經(jīng)透鏡聚焦,由光電探測(cè)器接收轉(zhuǎn)換,通過示波器呈現(xiàn)信號(hào)。

圖一聲波飛行距離測(cè)量原理圖
將飛秒激光鎖定在外接頻率源銣鐘上。調(diào)整精密位移臺(tái)上反射鏡M3的位置,使參考光路和測(cè)量光路具有相同的光程差。同時(shí),反射鏡M4隨精密位移臺(tái)PDP3一起移動(dòng),使連續(xù)固體激光器發(fā)出的連續(xù)光能夠使測(cè)量臂與參考臂一直產(chǎn)生干涉信號(hào)。

圖二聲波飛行時(shí)間測(cè)量原理圖
為了保證測(cè)得的超聲波傳播距離的準(zhǔn)確性,使用氣浮臺(tái)確保水平狀態(tài)。通過微調(diào)固定在平臺(tái)上的反射鏡M1和反射鏡M2來實(shí)現(xiàn)兩測(cè)量光路的平行。同時(shí),調(diào)整反射鏡M6在位移臺(tái)上的位置,以使參考光路和測(cè)量光路具有相同的光程差。同理,調(diào)整了反射鏡M7在位移臺(tái)上的位置,并使用分束鏡BS1(將頻率梳分為兩個(gè)垂直光束。光束進(jìn)入雙邁克爾遜干涉儀,兩個(gè)測(cè)量光路被聲波連續(xù)調(diào)制,利用光電探測(cè)器PD接收干涉信號(hào)。在實(shí)驗(yàn)過程中,在水箱中放置了溫度傳感器,鹽度傳感器和聲速傳感器,以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度和鹽度。將測(cè)量結(jié)果與聲速傳感器進(jìn)行比較,以驗(yàn)證該方法的準(zhǔn)確性和可行性。
實(shí)驗(yàn)裝置:本測(cè)試系統(tǒng)中所用到的儀器主要包含函數(shù)發(fā)生器、帶寬放大器、超聲換能器和光電探測(cè)器,使用函數(shù)發(fā)生器發(fā)出信號(hào),通過帶寬放大器驅(qū)動(dòng)超聲換能器,發(fā)出超聲波通過聲光作用區(qū)域脈沖光的調(diào)制信號(hào)會(huì)經(jīng)透鏡聚焦,再由光電探測(cè)器轉(zhuǎn)換,最終通過示波器呈現(xiàn)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果:實(shí)驗(yàn)中采用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生特定頻率的正弦信號(hào),經(jīng)功率放大器放大后接入超聲探頭,并使用連續(xù)超聲進(jìn)行觀察,超聲頻率越高時(shí),聲波長(zhǎng)越短,衍射角也越大,各級(jí)衍射光也越容易離。經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明,頻率為2MHz以下的超聲換能器作用產(chǎn)生的衍射光,和零級(jí)光混在了一起,目前沒有能將衍射光與原入射光有效區(qū)分開來的方法。因此,本實(shí)驗(yàn)采用2MHz超聲換能器。如下圖所示,為該環(huán)境下采集所得到的原入射光與一級(jí)衍射光的干涉信號(hào)圖。

圖三干擾信號(hào)圖
將一級(jí)衍射光與入射光干涉信號(hào)展開后發(fā)現(xiàn),光波與聲波正弦調(diào)制信號(hào)一一對(duì)應(yīng),有著較好的規(guī)律性。將一級(jí)衍射光與原入射光進(jìn)行干涉處理,通過實(shí)驗(yàn)證明,該實(shí)驗(yàn)方法所得到的信號(hào)會(huì)受環(huán)境因素影響而出現(xiàn)波形抖動(dòng)的現(xiàn)象,但總體穩(wěn)定度較為良好。如下圖所示,黑色曲線代表聲速傳感器獲得的結(jié)果,紅色實(shí)心圓圈代表該方法獲得的結(jié)果。該實(shí)驗(yàn)方法的測(cè)量結(jié)果十分接近聲速傳感器測(cè)

圖四在23.02℃下的聲速測(cè)量結(jié)果
由于一級(jí)衍射光的光強(qiáng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于原入射光的光強(qiáng),當(dāng)將此方法加入整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中后,第二測(cè)量光干涉所得到的干涉信號(hào)效果并沒有達(dá)到理想要求。因此,在基于一級(jí)衍射光與原入射光干涉方法的基礎(chǔ)上,今后要以提升海水聲速測(cè)量的精度為目的,對(duì)如何提高一級(jí)衍射光強(qiáng)度的問題進(jìn)行進(jìn)一步探究。
-
功率放大器
+關(guān)注
關(guān)注
102文章
3970瀏覽量
134566 -
測(cè)量
+關(guān)注
關(guān)注
10文章
5227瀏覽量
113309 -
信號(hào)發(fā)生器
+關(guān)注
關(guān)注
28文章
1569瀏覽量
110527
發(fā)布評(píng)論請(qǐng)先 登錄
ATA-3000系列 功率放大器——水聲信號(hào)中的典型應(yīng)用
功率放大器--水聲信號(hào)中應(yīng)用案例
寬帶功率放大器是什么?寬帶功率放大器簡(jiǎn)介、型號(hào)參數(shù)
功率放大器在水聲行業(yè)的應(yīng)用
水聲功率放大器選型參照指標(biāo),水聲工程應(yīng)用
ATA-L6水聲功率放大器的指標(biāo)參數(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域
水聲器耦合中低頻功率放大器的作用是什么?
【水聲功率放大器應(yīng)用】淺談潛艇綜合聲吶系統(tǒng)
【功率放大器應(yīng)用】高頻寬帶水聲換能器研究
高精度水下聲速測(cè)量實(shí)驗(yàn)
水聲功率放大器與水聲寬帶換能器如何匹配的研究

水聲功率放大器在聲納測(cè)試中的應(yīng)用有哪些

水聲功率放大器的應(yīng)用場(chǎng)景是什么

水聲功率放大器在聲吶系統(tǒng)中的應(yīng)用有哪些

評(píng)論