自适应噪声抵消技术降低光纤矢量水听器本底噪声

"本文主要探讨了光纤矢量水听器系统中的本底噪声问题，并提出了一种基于自适应噪声抵消技术的降噪方法。针对干涉型光纤矢量水听器系统在低频远距离目标探测中受到的本底噪声限制，文章介绍了一种新策略。通过在光学系统中增设一个与传感迈克耳孙干涉仪结构参数相同的参考干涉仪，以捕捉由光源、电路等共同产生的高相关噪声。随后，利用归一化均方根误差的自适应算法，对声压和加速度信号中的参考信号高相关噪声部分进行抵消。实测数据显示，这种方法能显著降低系统本底噪声，对50 Hz倍频信号的抑制效果可达15至25 dB，而对500 Hz以上平坦噪声谱的抑制约为3 dB。" 在光纤矢量水听器系统中，本底噪声是一个关键的制约因素，尤其是对于低频和远程目标探测。这类系统通常依赖于干涉型传感器，如迈克耳孙干涉仪，来检测水下声波。然而，来自光源、电路等的噪声会干扰这些传感器的性能，降低其探测灵敏度。为解决这个问题，研究者提出了一个创新的解决方案——自适应噪声抵消技术。 具体实现中，他们构建了一个参考通道，这个通道包含一个对声压不敏感的参考干涉仪，其结构参数与传感干涉仪匹配。这样设计的目的是捕获那些在两个干涉仪之间高度相关的噪声源。一旦这些噪声被识别，就可以运用自适应算法，特别是基于归一化均方根误差的算法，对声压和加速度信号中的噪声进行区分和消除。 实验结果显示，这种自适应噪声抵消方法在实际湖试中表现出色。它有效地降低了系统本底噪声，对于由电磁干扰产生的50 Hz倍频噪声，抑制效果可以达到15到25分贝的水平。而在500 Hz以上的频率范围内，对平坦噪声谱的抑制也达到了约3分贝。这些改进对于提高光纤矢量水听器在复杂环境下的探测能力和精度具有重要意义。 通过采用自适应噪声抵消技术，光纤矢量水听器系统的噪声性能得以显著改善，这对于水下目标探测特别是低频远距离目标的探测具有重大价值。这一研究不仅有助于提升现有系统的性能，也为未来水下声学传感器的设计提供了新的思路和技术手段。