本發(fā)明涉及光纖水聽器領(lǐng)域，尤其涉及一種全光纖拖曳陣。

背景技術(shù)：

迄今為止，聲波仍然是在水中遠距離傳輸信息的最有效載體。光纖水聽器是基于光纖、光電子技術(shù)發(fā)展起來的一種新型水聲信號傳感器，它在軍事和民用領(lǐng)域都有重要應(yīng)用，已成為新一代水聲探測裝備發(fā)展的重要方向。在軍事領(lǐng)域它是反潛聲納的核心部件；在民用領(lǐng)域，它可用作地震波探測、石油地震勘探、海洋漁群探測等。

現(xiàn)有技術(shù)中是將光纖水聽器直接放入水中，使得光纖水聽器的位置不能固定，使得測量待測目標(biāo)的誤差變大，并且，不能直接傳輸光纖水聽器的位置，使得對光纖水聽器在水中的位置測量誤差較大，并且單個光纖水聽器測量的結(jié)果也不是很精確。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：相比于現(xiàn)有技術(shù)，提供了一種全光纖拖曳陣，提高了對待測目標(biāo)位置的測量精度。

本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：一種全光纖拖曳陣，包括：拖曳端子、陣元、填充液、第三固定裝置、水密防護層、光纖環(huán)以及光纜；其中，所述拖曳端子與所述水密防護層相連接構(gòu)成腔體；所述填充液填充于所述腔體；所述第三固定裝置沿水密防護層軸向設(shè)置于所述腔體內(nèi)；所述陣元包括第一固定裝置、光纖水聽器探頭、光纖陀螺儀和第二固定裝置，其中，所述第一固定裝置與所述第三固定裝置相連接；所述光纖水聽器探頭與所述第一固定裝置相連接；所述光纖水聽器探頭與所述光纖陀螺儀相連接；所述光纖陀螺儀與所述第二固定裝置相連接；所述第二固定裝置與所述第三固定裝置相連接；所述陣元的數(shù)量為若干個，若干個所述陣元沿水密防護層軸向設(shè)置于所述腔體內(nèi)，相鄰兩個陣元中的兩個光纖水聽器探頭通過第一光纖環(huán)相連接，相鄰兩個陣元中的兩個光纖陀螺儀通過第二光纖環(huán)相連接；所述光纜從拖曳端子進入所述腔體內(nèi)并通過耦合器與靠近拖曳端子的陣元中的光纖水聽器探頭與光纖陀螺儀分別相連接；光通過所述光纜后到達耦合器分成第一束光和第二束光兩束光，第一束光依次進入各陣元中的光纖水聽器探頭，第二束光依次進入各陣元中的光纖陀螺儀，其中，除靠近拖曳端子的陣元外，進入其余各陣元中的光纖水聽器探頭的第一束光還需經(jīng)過第一光纖環(huán)，進入其余各陣元中的光纖陀螺儀的第二束光還需經(jīng)過第二光纖環(huán)；待測目標(biāo)發(fā)射聲信號，各陣元中的光纖水聽器探頭根據(jù)聲信號對與第一束光相對應(yīng)光信號的作用探測到聲信號到達光纖水聽器探頭的時刻，各陣元中的光纖陀螺儀根據(jù)與第二束光相對應(yīng)光信號輸出各陣元的位置信息，根據(jù)所述時刻、所述位置信息和聲波在水中的傳播速度得出待測目標(biāo)的位置。

上述全光纖拖曳陣中，根據(jù)所述時刻、所述位置信息和聲波在水中的傳播速度得出待測目標(biāo)的位置為以下公式：

其中，t₁、t₂、t₃……t_N表示各陣元探測到聲信號的時間，(x,y,z)為待測目標(biāo)的位置，(x_n,y_n,z_n)為第n個陣元的位置，n具體為1、2、3、4……N，R₁、R₂、R₃、R₄……R_N為待測目標(biāo)到各陣元的距離，v為聲波在水中的傳播速度。

上述全光纖拖曳陣中，所述耦合器為2*2型雙入雙出耦合器，分光比50:50。

上述全光纖拖曳陣中，所述第一固定裝置為圓盤，所述光纖水聽器探頭與所述圓盤連接，其中，所述圓盤開設(shè)有若干個通孔。

上述全光纖拖曳陣中，所述第二固定裝置包括圓環(huán)和連接部；其中，所述圓環(huán)與所述第三固定裝置相連接；所述連接部與所述圓環(huán)相連接；所述光纖陀螺儀與所述連接部相連接。

上述全光纖拖曳陣中，所述第三固定裝置包括尼龍繩和彈簧圈；其中，所述彈簧圈套設(shè)于所述尼龍繩。

上述全光纖拖曳陣中，所述第三固定裝置至少為四個，若干個所述第三固定裝置沿水密防護層橫截面的周向均勻分布。

上述全光纖拖曳陣中，所述尼龍繩為凱夫拉尼龍繩。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明通過各陣元中的光纖陀螺儀能夠輸出光纖水聽器探頭的位置，從而提高了對待測目標(biāo)位置的測量精度；

(2)本發(fā)明通過第一固定裝置、第二固定裝置和第三固定裝置，使得光纖水聽器探頭和光纖陀螺儀在腔體內(nèi)的位置確定，從而提高了對待測目標(biāo)位置的測量精度；

(3)本發(fā)明通過將第一固定裝置設(shè)置為圓盤，從而減小了由于全光纖拖曳陣運動使得填充液對光纖環(huán)的沖擊；

(4)本發(fā)明的第二固定裝置包括圓環(huán)，從而減輕了重量；

(5)本發(fā)明通過光纜、光纖水聽器和光纖陀螺儀消除了對填充液的絕緣要求；

(6)本發(fā)明的第三固定裝置包括尼龍繩和彈簧圈，在保證各陣元位置的固定情況下，又保護了各陣元。

附圖說明

圖1示出了本發(fā)明實施例提供的全光纖拖曳陣的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了本發(fā)明實施例提供的全光纖拖曳陣中，第二固定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3示出了本發(fā)明實施例提供的全光纖拖曳陣中，第三固定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明：

圖1示出了本發(fā)明實施例提供的全光纖拖曳陣的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該全光纖拖曳陣包括拖曳端子1、陣元、填充液6、第三固定裝置7、水密防護層8、光纖環(huán)9以及光纜10。其中，

拖曳端子1與水密防護層8相連接構(gòu)成腔體。具體的，拖曳端子1與水密防護層8的左端密封連接，拖曳端子1與水密防護層8形成一個腔體12。

填充液6填充于腔體12。

第三固定裝置7沿水密防護層8軸向設(shè)置于腔體12內(nèi)。具體的，第三固定裝置7沿水密防護層8軸向設(shè)置于腔體12內(nèi)，并且第三固定裝置7的長度與水密防護層8的軸向長度相近似，從而保證第三固定裝置7能夠從水密防護層8的左端一直延伸到水密防護層8的右端，從而為后續(xù)固定各陣元提供了有力支持。

陣元包括第一固定裝置2、光纖水聽器探頭3、光纖陀螺儀4和第二固定裝置5。需要理解的是，光纖水聽器探頭3的結(jié)構(gòu)和光纖陀螺儀4的結(jié)構(gòu)為公知的，本實施例不再詳細描述。其中，

第一固定裝置2與第三固定裝置7相連接；光纖水聽器探頭3與第一固定裝置2相連接；光纖水聽器探頭3與光纖陀螺儀4相連接；光纖陀螺儀4與第二固定裝置5相連接；第二固定裝置5與第三固定裝置7相連接。具體的，光纖水聽器探頭3通過第一固定裝置2固定于第三固定裝置7，光纖陀螺儀4通過第二固定裝置5固定于第三固定裝置7，通過第一固定裝置2、第二固定裝置5和第三固定裝置7有利的保護了光纖水聽器探頭3與光纖陀螺儀4。

陣元的數(shù)量為若干個，若干個陣元沿水密防護層8軸向設(shè)置于腔體12內(nèi)，相鄰兩個陣元中的兩個光纖水聽器探頭3通過第一光纖環(huán)91相連接，相鄰兩個陣元中的兩個光纖陀螺儀4通過第二光纖環(huán)92相連接。具體的，各個陣元中的第一固定裝置2與第二固定裝置5均與第三固定裝置7相連接，從而使得各個陣元沿著陣元沿水密防護層8軸向分布。

光纜10從拖曳端子1進入腔體12內(nèi)并通過耦合器11與靠近拖曳端子1的陣元中的光纖水聽器探頭3與光纖陀螺儀4分別相連接。具體的，光纜10從拖曳端子1的進口進入到腔體12內(nèi)，光纜10與耦合器11的輸入端相連接，耦合器11一個輸出端通過光纖與靠近拖曳端子1的陣元(圖1中最左端的陣元)中的光纖水聽器探頭3相連接，另一輸出端通過光纖與靠近拖曳端子1的陣元(圖1中最左端的陣元)中的光纖陀螺儀4相連接。

光通過光纜10后到達耦合器11分成第一束光和第二束光兩束光，第一束光依次進入各陣元中的光纖水聽器探頭3，第二束光依次進入各陣元中的光纖陀螺儀4，其中，除靠近拖曳端子1的陣元外，進入其余各陣元中的光纖水聽器探頭3的第一束光還需經(jīng)過第一光纖環(huán)91，進入其余各陣元中的光纖陀螺儀4的第二束光還需經(jīng)過第二光纖環(huán)92；待測目標(biāo)發(fā)射聲信號，各陣元中的光纖水聽器探頭3根據(jù)聲信號對與第一束光相對應(yīng)光信號的作用探測到聲信號到達光纖水聽器探頭3的時刻，各陣元中的光纖陀螺儀4根據(jù)與第二束光相對應(yīng)光信號輸出各陣元的位置信息，根據(jù)聲信號到達光纖水聽器探頭3的時刻、各陣元的位置信息和聲波在水中的傳播速度得出待測目標(biāo)的位置。需要理解的是，第一光纖環(huán)91和第二光纖環(huán)92的作用都是公知的，本實施例不再詳細描述，光纖水聽器探頭3根據(jù)聲信號對與第一束光相對應(yīng)光信號的作用探測到聲信號到達光纖水聽器探頭3的時刻以及光纖陀螺儀4根據(jù)與第二束光相對應(yīng)光信號輸出各陣元的位置信息都為公知的技術(shù)，本實施例不再贅述。

具體的，根據(jù)聲信號到達光纖水聽器探頭3的時刻、各陣元的位置信息和聲波在水中的傳播速度得出待測目標(biāo)的位置為以下公式：

其中，t₁、t₂、t₃……t_N表示各陣元探測到聲信號的時間，(x,y,z)為待測目標(biāo)的位置，(x_n,y_n,z_n)為第n個陣元的位置，n具體為1、2、3、4……N，R₁、R₂、R₃、R₄……R_N為待測目標(biāo)到各陣元的距離，v為聲波在水中的傳播速度。

本實施例通過各陣元中的光纖陀螺儀能夠輸出光纖水聽器探頭的位置，從而提高了對待測目標(biāo)位置的測量精度；并且本實施例通過第一固定裝置、第二固定裝置和第三固定裝置，使得光纖水聽器探頭和光纖陀螺儀在腔體內(nèi)的位置確定，從而提高了對待測目標(biāo)位置的測量精度；并且本實施例通過光纜、光纖水聽器和光纖陀螺儀消除了對填充液的絕緣要求。

上述實施例中，耦合器11為2*2型雙入雙出耦合器，分光比50:50。具體的，光纜10中的光經(jīng)過耦合器11后分成的兩束光：第一束光和第二束光，其中，第一束光的光強等于第二束光的光強。

上述實施例中，第一固定裝置2為圓盤，光纖水聽器探頭3與圓盤螺紋連接，其中，圓盤開設(shè)有若干個通孔。具體的，第一固定裝置2設(shè)置成為圓盤，圓盤的直徑與水密防護層8橫截面的直徑大約相等，第一固定裝置2與第三固定裝置7固定連接，其中，第一固定裝置2的直徑與第三固定裝置7的軸向相垂直，通過螺釘和螺母將光纖水聽器探頭3與第一固定裝置2連接起來，圓盤上開設(shè)有若干個通孔，填充液6通過通孔可以流通于腔體12內(nèi)。本實施例通過將第一固定裝置2設(shè)置為圓盤，可以減小由于全光纖拖曳陣運動使得填充液對第一光纖環(huán)91和第二光纖環(huán)92的沖擊?？蛇x的，第一固定裝置2還可以設(shè)計為圓環(huán)，能夠減輕重量。優(yōu)選的，靠近拖曳端子1的陣元(圖1中最左端的陣元)中的第一固定裝置2設(shè)計為圓盤，其余陣元中的第一固定裝置2設(shè)計為圓環(huán)，從而在減小由于全光纖拖曳陣運動使得填充液對第一光纖環(huán)91和第二光纖環(huán)92的沖擊的情況下，又減輕了重量。

上述實施例中，如圖2所示，第二固定裝置5包括圓環(huán)51和連接部52。其中，

圓環(huán)51與第三固定裝置7相連接。具體的，圓環(huán)51設(shè)置有第三連接部53，第三連接部53開設(shè)有方形通孔，將第三固定裝置7穿過第三連接部53的方形通孔，然后將其固定，固定的方式有多種，例如，用扎線將第三固定裝置7和第三連接部53捆綁在一起，需要說明的是，固定的方式都是本實施例保護的范圍。

連接部52與圓環(huán)51相連接。具體的，連接部52的數(shù)量可以為多個，圖2中示出的連接部52的數(shù)量為四個，各連接部52的延長線相交于圓環(huán)51的圓心，連接部52可以與圓環(huán)51焊接。

光纖陀螺儀4與連接部52相連接。具體的，連接部52上開設(shè)有孔，光纖陀螺儀4開設(shè)有與連接部52上的孔相對應(yīng)的孔，螺桿穿過兩個孔與螺母相連接。

本實施例的第二固定裝置5由圓環(huán)和連接部組成，相比于圓盤的整體結(jié)構(gòu)減輕了該全光纖拖曳陣的重量，從而使得該全光纖拖曳陣便于攜帶。

上述實施例中，如圖3所示，第三固定裝置7包括尼龍繩71和彈簧圈72。具體實施時，尼龍繩71可選擇為凱夫拉尼龍繩，從而可以增加尼龍繩的強度和韌性。其中，

彈簧圈72套設(shè)于尼龍繩71，具體實施時，彈簧圈72的長度與尼龍繩71的長度大致相等，彈簧圈72套設(shè)在尼龍繩71的外表面。尼龍繩71和彈簧圈72的相互配合使得第三固定裝置7即具有剛性又具有彈性，尼龍繩71能夠防止該全光纖拖曳陣運動過程中第一固定裝置2和第二固定裝置5沿水密防護層8進行軸向運動，從而對光纖環(huán)91和光纖環(huán)92形成了保護作用，彈簧圈72能夠也能夠防止該全光纖拖曳陣運動過程中第一固定裝置2和第二固定裝置5沿水密防護層8進行軸向運動而對光纖環(huán)91和光纖環(huán)92形成了保護作用，同時對于各陣元姿態(tài)的保持具有一定的支撐作用。

上述實施例中，第三固定裝置7至少為四個，若干個第三固定裝置7沿水密防護層8橫截面的周向均勻分布。具體的，各第三固定裝置7沿水密防護層8橫截面的周向均勻分布，例如，如果第三固定裝置7的數(shù)量為四個，則每隔90°設(shè)置一個第三固定裝置7，從而第三固定裝置7在間隔相等的四個位置將第一固定裝置2固定起來，相應(yīng)的，也在間隔相等的四個位置將第二固定裝置5固定起來。從而通過若干個第三固定裝置7將第一固定裝置2和第二固定裝置5固定起來，防止了第一固定裝置2和第二固定裝置5的扭曲，從而使得各陣元中的光纖水聽器3的位置比較固定，從而使得各陣元中的光纖陀螺儀4輸出光纖水聽器3的位置比較精確。

本發(fā)明通過各陣元中的光纖陀螺儀能夠輸出光纖水聽器探頭的位置，從而提高了對待測目標(biāo)位置的測量精度；并且本發(fā)明通過第一固定裝置、第二固定裝置和第三固定裝置，使得光纖水聽器探頭和光纖陀螺儀在腔體內(nèi)的位置確定，從而提高了對待測目標(biāo)位置的測量精度；并且本發(fā)明通過將第一固定裝置設(shè)置為圓盤，從而減小了由于全光纖拖曳陣運動使得填充液對光纖環(huán)的沖擊；并且本發(fā)明的第二固定裝置包括圓環(huán)，從而減輕了重量；并且本發(fā)明通過光纜消除了對填充液的絕緣要求；并且本發(fā)明的第三固定裝置包括尼龍繩和彈簧圈，在保證各陣元位置的固定情況下，又保護了各陣元。

以上所述的實施例只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實施方式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。