[發明專利]基于時間反轉聚焦的水聲無源材料回聲降低/反射系數測量方法

有效

• 申請號: 201210009173.0
• 申請日: 2012-01-12
• 公開（公告）號: CN102539530A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 李建龍;孔祥東;閆孝偉;何元安;盧少杰;常鵬善;王欣
• 申請（專利權）人: 浙江大學;中國船舶工業集團公司船舶系統工程部
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強

技術領域

本發明涉及一種水下聲學材料回聲降低/反射系數的測量方法。水下聲學材料構件是水聲工程中使用廣泛且至關重要的水下部件，為評估材料的吸聲性能，需開展對相關吸聲參數的測試。水聲無源材料的聲學性能測量包括插入損失/透射系數、回聲降低/反射系數等參數的測量。

背景技術

水下聲學材料構件是水聲工程中使用廣泛且至關重要的水下部件，不同的應用背景對材料聲學性能有特殊的要求。隨著材料科學的進步，粘彈性高分子材料等高性能吸聲新材料在隔聲減振、吸聲降噪等水聲工程領域的應用日益廣泛。因而，對該類材料在水聲使用環境中的聲學性能研究和聲學參數測量是迫切需要解決的問題。水聲無源材料的聲學性能測量包括插入損失(透射系數)、回聲降低(反射系數)、吸聲系數等參數的測量。目前水聲無源材料的聲學性能測量已經取得了重要進展，尤其在中高頻聲學性能測量方面，實驗測量值與理論值之間的誤差可做到10％以下。但隨著水聲對抗技術的發展，工作頻率逐漸向低頻擴展，低頻(百赫茲～幾千赫茲)情況下的聲學材料研究是目前水聲學研究的重要趨勢之一，而實現日趨重要的材料性能低頻段精確測試通常需要更大規模的測試容器和相關設備。目前常用的測量方法有基于聲管的小樣品測試法，如脈沖管法、駐波管法、傳遞函數法等，以及基于消聲水池/壓力容器的大樣測試方法，如壓縮脈沖疊加法、參量源法、聲全息法等。小樣測試通常不能反映材料的整體聲學性能，而大洋測試往往由于測試環境對低頻聲波的吸聲性能有限，不能完全消除多徑對實驗測量的影響，導致測量誤差增大。并且，由于發射聲波主瓣寬度隨頻率的降低而逐漸增大，即主瓣分辨力逐漸降低，因此在低頻條件下，由于待測試樣尺寸有限導致的邊界效應亦會對測試結果造成嚴重影響，使現有技術的測量誤差大大增加。

發明內容

為了克服現有水聲無源材料聲學性能測量技術在中低頻段測試中測量誤差大、測量精度低的不足，本發明提供一種有效減少測量誤差、提高測量精度的基于時間反轉聚焦的水聲無源材料回聲降低/反射系數測量方法。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：

一種基于時反聚焦的水聲無源材料回聲降低/反射系數測量方法，所述測量方法包括以下步驟：

1)生成時反發射信號；

2)有測試樣品時聚焦信號采集：發射-接收陣(SRA)接收信號后，對其進行幅度歸一化、功率控制及時間反轉，并由SRA進行發射，則根據時反原理，發射信號在發射-接收換能器處產生空時聚焦，該聚焦信號為原發射信號的時間反轉形式，此時發射-接收換能器處的換能器作為水聽器記錄有測試樣品時的聚焦信號p_r+i+ri+rir；

3)無測試樣品時聚焦信號采集：將試樣從測試環境中取出，再次由SRA發射步驟2)中的時反發射信號，則信號仍會在發射-接收換能器處實現空時聚焦，此時，由于試樣取出，該聚焦信號不包括樣品反射信號，設該聚焦信號為p_i+ri；

4)回聲降低/反射系數計算：利用反射系數/回聲降低的計算公式可獲得所需的試樣參數計算結果，其計算公式如下所示：

反射系數：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，E_r表示回升降低值。

進一步，所述測量方法還包括以下步驟：

5)回聲降低修正：