[發(fā)明專(zhuān)利]基于時(shí)間反轉(zhuǎn)聚焦的水聲無(wú)源材料回聲降低/反射系數(shù)測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210009173.0
• 申請(qǐng)日: 2012-01-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102539530A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李建龍;孔祥東;閆孝偉;何元安;盧少杰;常鵬善;王欣
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué);中國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán)公司船舶系統(tǒng)工程部
• 主分類(lèi)號(hào): G01N29/04
• 分類(lèi)號(hào): G01N29/04
• 代理公司: 杭州天正專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強(qiáng)

1.一種基于時(shí)反聚焦的水聲無(wú)源材料回聲降低/反射系數(shù)測(cè)量方法，其特征在于：所述測(cè)量方法包括以下步驟：

1)生成時(shí)反發(fā)射信號(hào)；

2)有測(cè)試樣品時(shí)聚焦信號(hào)采集：SRA接收信號(hào)后，對(duì)其進(jìn)行幅度歸一化、功率控制及時(shí)間反轉(zhuǎn)，并由SRA進(jìn)行發(fā)射，則根據(jù)時(shí)反原理，發(fā)射信號(hào)在發(fā)射-接收換能器處產(chǎn)生空時(shí)聚焦，該聚焦信號(hào)為原發(fā)射信號(hào)的時(shí)間反轉(zhuǎn)形式，此時(shí)發(fā)射-接收換能器處的換能器作為水聽(tīng)器記錄有測(cè)試樣品時(shí)的聚焦信號(hào)p_r+i+ri+rir；

3)無(wú)測(cè)試樣品時(shí)聚焦信號(hào)采集：將試樣從測(cè)試環(huán)境中取出，再次由SRA發(fā)射步驟2)中的時(shí)反發(fā)射信號(hào)，則信號(hào)仍會(huì)在發(fā)射-接收換能器處實(shí)現(xiàn)空時(shí)聚焦，此時(shí)，由于試樣取出，該聚焦信號(hào)不包括樣品反射信號(hào)，設(shè)該聚焦信號(hào)為p_i+ri；

4)回聲降低/反射系數(shù)計(jì)算：利用反射系數(shù)/回聲降低的計(jì)算公式可獲得所需的試樣參數(shù)計(jì)算結(jié)果，其計(jì)算公式如下所示：

反射系數(shù)：rp=pr+i+ri+rir-pi+ripi+ri,]]>

回聲降低：E_r＝-20log|r_p|.

其中，r_p表示反射系數(shù)，E_r表示回升降低值。

2.如權(quán)利要求1所述的基于時(shí)反聚焦的水聲無(wú)源材料回聲降低/反射系數(shù)測(cè)量方法，其特征在于：所述測(cè)量方法還包括以下步驟：

5)回聲降低修正：

反射聚焦信號(hào)p_r+i+ri+rir包含直達(dá)信號(hào)p_i及界面反射信號(hào)的p_ri、試樣反射信號(hào)p_r以及界面反射波再經(jīng)試樣反射后回波p_rir，設(shè)界面兩次及以上彈跳信號(hào)微弱，根據(jù)自由場(chǎng)反射系數(shù)計(jì)算公式，試樣反射信號(hào)p_r也可以表示為為自由場(chǎng)條件下有限試樣反射系數(shù)，2d為試樣與聚焦點(diǎn)處雙程傳播損失；p_rir可表示為其中為試樣小角度情況下試樣自由場(chǎng)反射系數(shù)，r_q為界面反射系數(shù)，p_s為發(fā)射信號(hào)，D為傳播距離；則由測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算所得的反射系數(shù)可表示為

rp=pr+i+ri+rir-pi+ripi+ri]]>

=[pi+pri+rpspi/(2d)+rp′srqps/D]-[pi+pri]pi+pri]]>

試樣多徑反射系數(shù)近似等于法向反射系數(shù)則

rp≈rpspis+rpsrqps2d/D(pis+pri)2d=1qrps≠rps,]]>

其中

q=(pi+pri)2dpi+rqps2d/D.]]>

從上式可知，利用時(shí)反聚焦法測(cè)量所得的反射系數(shù)r_p與自由場(chǎng)條件測(cè)量所得的試樣反射系數(shù)不相等在測(cè)試環(huán)境不變的情況下，q為一常量；

首先，利用參考試樣進(jìn)行試驗(yàn)，獲得與試樣屬性無(wú)關(guān)的修正因子q，然后利用該因子修正待測(cè)試樣測(cè)量值r_p，即

rps=qrp.]]>

根據(jù)反射系數(shù)與回聲降低的關(guān)系，推得修正后的回聲降低為：

Ers=-20log|rp|-20log|q|,]]>

=Er-20log|q|]]>

其中E_r由步驟4)通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到。

3.如權(quán)利要求1或2所述的基于時(shí)反聚焦的水聲無(wú)源材料回聲降低/反射系數(shù)測(cè)量方法，其特征在于：所述步驟1)中，生成時(shí)反發(fā)射信號(hào)的過(guò)程如下：首先，根據(jù)所需測(cè)量的頻率范圍，由測(cè)量系統(tǒng)生成發(fā)射信號(hào)，然后，將發(fā)射-接收換能器及待測(cè)試樣放入測(cè)試環(huán)境，兩者在距離上靠近，發(fā)射-接收換能器既作為時(shí)反用PS，又可作為水聽(tīng)器接收直達(dá)信號(hào)及材料透射信號(hào)，利用該換能器發(fā)射測(cè)量信號(hào)；同時(shí)，測(cè)量所用的發(fā)射-接收陣記錄經(jīng)測(cè)試環(huán)境傳播的信號(hào)。