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随着水声对抗技术的发展和水声警戒系统要求的不断提高，高可靠性大规模光纤水听器阵列成为了高性能水声探测的重要手段。目前，干涉型光纤水听器以其高灵敏度、大动态范围和易于成阵等优点正在逐渐取代传统压电水听器的地位，不过依然有很多问题，如基元工艺复杂，破坏修复成本高，复用技术十分复杂且数量有限。而基于相干瑞利散射的光纤水听器因其传感精度高、传感范围广、光路全无源、成本低廉等优点而引起研究人员的兴趣。本文围绕着分布式光纤声传感技术及干涉式水声探测技术创造性的提出了一种基于相干瑞利散射的光纤水听器，其具有高灵敏度、大动态范围、光路全无源、可靠度极高、可实时测量等优势，可有望应用在各种水声及振动测量场景，研究的主要内容如下: 1、提出基于分布式光纤声传感系统，利用水听器阵列与光缆结合成复合缆作为传感单元，对其中的关键技术进行了阐述和分析，分析了利用光时域反射技术进行空间定位的原理及外界振动对光波相位的调制原理;通过实验对系统的传感距离、空间采样分辨率、空间分辨率、频率响应平坦度、信噪比、线性度等关键参数进行了测试。 2、根据力学及光学相关理论，从机理上就声压对光纤的作用机理、声压与传感基元的耦合作用进行了详细的分析，得到了声场与光纤长度及相位变化的对应关系;从模场及散射两个方面分析了弯曲损耗对基元尺寸的限制，选取了G.652-D及G.657-A2进行了弯曲损耗测试实验。 3、对水听器基元的灵敏度进行详尽的分析与计算，通过计算得到了水听器基元灵敏度的数学表达公式。通过推导得到了水听器基元的壁厚、杨氏模量、泊松比等力学参数与弹光系数、波长、折射率等光学参数的对应关系。 4、基于上述理论分析和计算设计了基于相干瑞利散射的光纤水听器的结构，给出了探头各个零部件的参数，对其封装技术及相关工艺问题进行了系统的研究;给出了水听器基元的测试评价指标，测试了水听器系统的关键参数:系统底噪、声压灵敏度、频率响应、动态范围等，实验结果表明该水听器在室温状态下，声压灵敏度可以达到-133dB re:rad/μPa，灵敏度与现有单点式光纤水听器灵敏度相当，较比没有增敏的裸纤灵敏度高58dB（795倍）。