Viện Quang học và Máy móc chính xác Thượng Hải (SIPM) đạt được tiến bộ trong công nghệ cảm biến thái độ cáp quang âm thanh đường dài dựa trên cảm biến sóng âm phân tán

Gần đây, một nhóm nghiên cứu từ Khoa Công nghệ và Hệ thống Laser Không gian và Du hành vũ trụ, Viện Máy móc quang học chính xác Thượng Hải (SIPM), Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) và Phòng thí nghiệm trọng điểm về Công nghệ phát hiện và truyền thông tin Laser không gian (KLTIDT), CAS, đã đề xuất một phương pháp cảm biến thái độ cáp quang sợi nhạy âm thanh tầm xa dựa trên cảm biến sóng âm phân tán (DAS), cung cấp một ý tưởng mới cho hiệu chuẩn mảng theo dõi thủy âm phân tán trên đại dương và phát hiện hình dạng của các cấu trúc kích thước lớn. Các kết quả nghiên cứu liên quan được công bố trên Optics Letters với tiêu đề Phát hiện hình dạng phân tán cho cáp quang nhạy âm thanh với DAS.
Cáp quang nhạy âm đóng vai trò ngày càng quan trọng trong các ứng dụng hàng hải như phát hiện thủy âm và định vị mục tiêu, nhưng thái độ của nó thay đổi liên tục dưới tác động của dòng nước và chuyển động của sóng mang, gây ra khó khăn lớn cho việc tăng cường thủy âm và xử lý mảng. Do đó, việc thực hiện cảm biến thái độ của cáp quang sợi âm thanh đường dài có ý nghĩa rất lớn.
Nhóm nghiên cứu đề xuất một kỹ thuật cảm biến thái độ cáp quang âm thanh đường dài dựa trên DAS. Sử dụng vị trí đã biết của mảng nguồn âm thanh phụ, thu được chính xác mối quan hệ vị trí giữa từng đơn vị cáp quang và mảng nguồn âm thanh phụ, đồng thời đưa ra thuật toán tìm đỉnh thích ứng để giải quyết vấn đề méo đỉnh của tiếng vang âm thanh trong môi trường thực tế; phát huy hết khả năng của DAS để kết nối mạng quy mô lớn, mảng có thể được cấu hình lại linh hoạt và các ưu điểm độc đáo khác, để có được thái độ thời gian thực của toàn bộ cáp quang nhạy cảm với âm thanh. Các thí nghiệm xác thực cho thấy công nghệ này có thể nhận ra thái độ của cáp quang nhạy cảm với âm thanh trong môi trường không khí và độ chính xác định vị ba chiều là 6,53 cm. Kết quả cung cấp một loại phương pháp cảm biến thái độ cấu trúc mới, có ưu điểm là kích thước cấu trúc áp dụng lớn, mật độ phát hiện cao, triển khai thuận tiện và linh hoạt, dự kiến ​​sẽ giải quyết các vấn đề khó khăn của hiệu chỉnh thái độ mảng kéo, sẽ đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực phát hiện âm thanh thủy âm, an toàn hàng hải và các lĩnh vực khác.
Nghiên cứu có liên quan được hỗ trợ bởi Quỹ khoa học tự nhiên quốc gia Trung Quốc, Chương trình Qi-Star Thượng Hải và Hiệp hội thúc đẩy đổi mới sáng tạo trẻ thuộc Viện Hàn lâm khoa học Trung Quốc.

Hình 1 Sơ đồ nguyên lý

Hình 2 (a) Kết quả định vị chính xác cao tại một điểm (b) Kết quả phát hiện hình dạng cáp hình chữ U