Fiber bragg ızgara tabanlı hidrofonlarda mandrel çapının ve fiber sarım katman sayısının sistem hassasiyetine etkisi

Fiber tabanlı sualtı akustik sensörler, elektromanyetik girişimlere karşı yüksek bağışıklıkları, kompakt yapıları ve üstün hassasiyetleri sayesinde geleneksel piezoelektrik sensörlerin yerini hızla almaktadır. Bu tür hidrofonlar, "mandrel" olarak adlandırılan silindirik bir yapı üzerine optik fiberlerin sarılmasıyla oluşturulmaktadır. Bu çalışmada, mandrel çapı ile fiber sarım katman sayısının fiber optik hidrofonların hassasiyeti üzerindeki etkisi incelenmiştir. Çapı 250 µm olan standart tek modlu (SM) fiberler, 31 mm çapındaki mandrellere tek ve çift katmanlı, 26 mm çapındaki mandrele ise tek katmanlı olarak sarılmıştır. Mandrel çapının hassasiyete etkisini değerlendirmek için 26 mm ve 31 mm çapındaki tek katmanlı mandreller karşılaştırılmış, fiber sarım katman sayısının hassasiyete etkisini belirlemek amacıyla ise 31 mm çapındaki tek ve çift katmanlı mandreller analiz edilmiştir. Hidrofonların hassasiyet ölçümleri, frekans çeşitlendirmeli çift darbeli sorgulama (frequency diversity dual-pulse interrogation) yöntemini kullanan bir optik sistem aracılığıyla gerçekleştirilmiş, ardından kontrollü su tankı deneyleri ile sistemin sualtı algılama performansı test edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, 31 mm çaplı tek katmanlı mandrelin hassasiyetinin –139.72 dB re rad/μPa, çift katmanlı versiyonun ise –137.80 dB re rad/μPa olduğunu ve çift katmanlı versiyonun yaklaşık 2 dB'lik bir hassasiyet artışı sağladığını göstermektedir. 26 mm çaplı tek katmanlı mandrelin hassasiyeti –142.53 dB re rad/μPa olarak ölçülmüş; dolayısıyla, 31 mm tek katmanlı mandrelin yaklaşık 3 dB daha yüksek hassasiyetinin olduğu gözlemlenmiştir. Bu bulgular, mandrel çapı ile fiber sarım katman sayısındaki artışın hidrofon hassasiyetini anlamlı ölçüde iyileştirdiğini ve bunun sonucunda daha doğru akustik algılama ile derin su koşullarında daha verimli bir kullanım sağladığını ortaya koymaktadır.