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一、光纖水聽(tīng)器陣列技術(shù)發(fā)展：

       對(duì)于壓電陶瓷水聽(tīng)器而言，此類(lèi)材料早在 19世紀(jì)70 年代就到達(dá)了理論設(shè)計(jì)極限，無(wú)法實(shí)現(xiàn)性能飛躍。因此，為了彌補(bǔ)壓電陶瓷水聽(tīng)器所產(chǎn)生的噪音監(jiān)聽(tīng)市場(chǎng)空白，以光纖為核心材料的光纖水聽(tīng)器技術(shù)快速發(fā)展，并逐步成為未來(lái)水聽(tīng)器技術(shù)的主要發(fā)展方向。1984 年，美國(guó)提出了全光拖曳陣水聽(tīng)器陣列計(jì)劃，英國(guó)同一時(shí)期開(kāi)始了對(duì)于光纖水聽(tīng)器的研究工作，日本和法國(guó)緊隨其后，在20世紀(jì)80年代開(kāi)始了一系列光纖水聽(tīng)器的研制工作，并取得了一定成果。我國(guó)的光纖水聽(tīng)器陣列技術(shù)起步較晚，21世紀(jì)以來(lái)，也已取得了較大進(jìn)展，國(guó)產(chǎn)替代有望成為發(fā)展主旋律，在若干技術(shù)指標(biāo)上已達(dá)到目前國(guó)際水平，但主要處于理論和實(shí)驗(yàn)室的層次，實(shí)用化、工程化的水聽(tīng)器還處于探索階段。我國(guó)于 2002 年shou次完成了光纖水聽(tīng)器陣列大規(guī)模海上試驗(yàn)，并且在2014 年中國(guó)國(guó)際防務(wù)電子展上亮相，標(biāo)志著我國(guó)進(jìn)入了具體應(yīng)用階段。

二、光纖水聽(tīng)器陣列技術(shù)運(yùn)用場(chǎng)景：

1、智慧管線

       根據(jù)國(guó)家水利發(fā)展十四五規(guī)劃，我國(guó)對(duì)水網(wǎng)于骨干工程的大力建設(shè)以及部分城市管線超服役期，智能管線監(jiān)控需求大。在城鎮(zhèn)化建設(shè)開(kāi)展之初，沒(méi)有經(jīng)過(guò)完善的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，因此多數(shù)管線和地下管網(wǎng)服役時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，出現(xiàn)了老化、損毀等問(wèn)題，如何對(duì)上述管線進(jìn)行監(jiān)管，并在問(wèn)題出現(xiàn)之前進(jìn)行預(yù)警，成為了亟待解決的問(wèn)題。特別是在地面施工過(guò)程中，部分施工人員操作失誤或野蠻開(kāi)挖，導(dǎo)致管線損毀。以上問(wèn)題的解決需要借助分布式光纖傳感技術(shù)和光纖水聽(tīng)器陣列技術(shù)。分布式光纖傳感技術(shù)和光纖水聽(tīng)器陣列技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離管線監(jiān)測(cè)，降低潛在風(fēng)險(xiǎn)。分布式光纖傳感將光纖及光纖水聽(tīng)器作為傳感器，利用光纖中瑞利散射光對(duì)振動(dòng)敏感的特性，對(duì)光纖沿途外界擾動(dòng)信息以及管道 的泄露信號(hào)進(jìn)行分布式感知和準(zhǔn)確定位，實(shí)現(xiàn)全時(shí)段、全向監(jiān)測(cè)。同時(shí)，依靠后端算法處理和信號(hào)識(shí)別技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。

2、周界安防

       分布式光纖傳感器提升系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低周界監(jiān)控成本。分布式光纖水聽(tīng)器除了可以在水中發(fā)揮作用，其所使用的分布式光纖傳感技術(shù)還可以應(yīng)用于地面和地底。如在周界安防中，分布式光纖傳感器就可以替代傳統(tǒng)紅外線對(duì)射、視頻監(jiān)控、泄漏電纜以及電子圍欄等手段，在提升監(jiān)控效率的同時(shí)，憑借自身抗干擾能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，提升系統(tǒng)的整體穩(wěn)定 性。同時(shí)，使用光纖傳輸信號(hào)的能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于電纜，維護(hù)成本也更低，因此能有效降低周界監(jiān)控成本。

3、石油勘探

       中國(guó)石油消費(fèi)量較高，分布式光纖傳感技術(shù)助力拓寬石油勘探渠道。中國(guó)的石油消耗量常年位居世界前列，國(guó)內(nèi)原油產(chǎn)量無(wú)法滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，因此需要大量進(jìn)口，對(duì)外依賴(lài)程度較高。為了保障中國(guó)石油供給安全，需要借助分布式光纖傳感技術(shù)和光纖水聽(tīng)器陣列技術(shù)進(jìn)行石油勘探，從而拓寬石油獲取渠道。

4、水下安防

       中國(guó)海洋面積遼闊，在領(lǐng)海面積廣闊、島嶼眾多、水下地形復(fù)雜的多重條件下，如何保障港口和敏感設(shè)施基地的水下安全，建立有效、完善的水下安防體系，成為了關(guān)鍵話題。 特別是當(dāng)前水下滲透技術(shù)高速發(fā)展，蛙人、水下機(jī)器人和微型潛艇技術(shù)日趨成熟，構(gòu)建水下無(wú)人監(jiān)聽(tīng)體系成為了解決上述問(wèn)題的重中之重。分布式光纖水聽(tīng)器構(gòu)建保護(hù)網(wǎng)，智能核心算法提供持續(xù)屏障。針對(duì)水下安防需求，結(jié)合光纖水聽(tīng)器陣列技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，可以構(gòu)建對(duì)水上、水下目標(biāo)滲透入侵提供持續(xù)警戒和識(shí)別的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)主要包括濕端的分布式光纖水聽(tīng)器以及干端的傳感監(jiān)控中心。將分布式光纖水聽(tīng)器布設(shè)在需要監(jiān)控的水域，并連接岸上或海面的傳感監(jiān)控中心， 對(duì)不同類(lèi)型的物體（如蛙人、潛艇、艦船等）進(jìn)行感應(yīng)，并通過(guò)智能算法進(jìn)行識(shí)別和預(yù)警。

5、水聲物理研究及其他運(yùn)用

     運(yùn)用于研究海洋環(huán)境中的聲傳播、海洋噪聲、混響、海底聲學(xué)特性以及聲學(xué)目標(biāo)特性等；也可以制作魚(yú)探儀，用于海洋捕撈作業(yè)；還可以記錄海洋生物發(fā)出的聲音，研究海洋生物以及實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋環(huán)境的監(jiān)測(cè)等。