Ultra low noise fiber optic acoustic sensor for underwater applications

Fiber optik sensörler geleneksel sensör teknolojilerine göre elektromanyetik uyumluluk, hafiflik, esnek geometrik tasarım, uzak noktada sinyal algılama, sinyal algılama alanında elektriksel bağlantı bulunmaması, sensör çoğullama kolaylığı ve fiber optik iletişim ile uyumluluk gibi bir çok avantaja sahiptir. Fiber optik teknolojilerin su altı akustik alanında kullanımına yönelik deneysel çalışmalar mevcuttur. Bu tezde mandrel tipi interferometrik su altı akustik sensörlerin tasarımları gürültü performansı açısından ve tasarım parametrelerinin gürültü performansı üzerindeki etkileri açısından incelenmiştir. Akustik sinyaller fiber optik prob üzerinde faz değişimi oluşturmaktadır ve faz değişimi interferometre yardımı ile algılanmaktadır. Deneysel bir düzenek ile sensör tasarımı emüle edilmiş ve farklı komponentler kullanılarak gürültü performansı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Faz algılama metodu olarak fazda üretilmiş taşıyıcı metodu incelenmiştir. Son olarak tasarımı emüle eden deneysel bir düzenek ile gürültü ölçümü yapılmıştır. Gürültü seviyesi yaklaşık -100 db re rad/√Hz civarında ölçülmüştür ve sensör hassasiyeti (-140 dB re rad/µPa) kullanılarak gürültü birimi basınca çevrilmiş ve yaklaşık 40 dB re µPa=√Hz gürültü seviyesi elde edilmiştir. Bu seviye deniz durumu 0 (SS0) okyanus ortam gürültü seviyesine yakındır. Deniz durumu 0 seviyesi rüzgar, dalga ve gemi trafiğinin olmadığı durumdur. Bu durumda deniz ortam gürültüsü en düşük seviyededir ve bulunması çok ender bir durumdur. Bu yüzden tasarlanan fiber optik sensörün sinyal algılaması kendi iç gürültüsü ile değil ortam gürültüsü ile sınırlıdır. Ortam gürültüsü üzerindeki herhangibir akustik sinyal tasarlanan fiber optik akustik sensör ile algılanabilir.