[發(fā)明專利]大型潛標(biāo)矢量水聽器低頻聲學(xué)指向性的水池測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210464835.3
• 申請(qǐng)日: 2012-11-16
• 公開（公告）號(hào): CN102997988A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂云飛;師俊杰;蘭華林;梅繼丹;孫大軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G01H3/00
• 分類號(hào): G01H3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種水聲測(cè)試方法，主要涉及在水池條件下對(duì)工作于大型潛標(biāo)的矢量水聽器系統(tǒng)聲學(xué)指向性進(jìn)行測(cè)試的方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有矢量水聽器聲學(xué)指向性的測(cè)試多是對(duì)矢量水聽器自身偶極子型指向性滿足要求與否的測(cè)試，測(cè)試地點(diǎn)依據(jù)矢量水聽器工作頻率、精度及目的不同而選擇在水池、駐波管和外場(chǎng)。而對(duì)于工作于復(fù)雜系統(tǒng)（如大型潛標(biāo)、浮標(biāo)等）的矢量水聽器聲學(xué)指向性的測(cè)試則稀有公開介紹。本發(fā)明則公開了一種在水池條件下對(duì)工作于大型潛標(biāo)的矢量水聽器整體系統(tǒng)低頻及甚低頻聲學(xué)指向性進(jìn)行測(cè)試的方法。

矢量水聽器系統(tǒng)聲學(xué)指向性反映了該系統(tǒng)整體對(duì)同一入射平面波的空間響應(yīng)情況，測(cè)量時(shí)需要系統(tǒng)在平面波入射場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)一周來得到。在低頻段尤其是甚低頻段，很難在有限的水池中獲得平面波自由場(chǎng)，并隔絕池壁反射信號(hào)對(duì)指向性測(cè)試的干擾，使得矢量水聽器系統(tǒng)使用平面波自由場(chǎng)方法進(jìn)行低頻及甚低頻聲學(xué)指向性測(cè)試是非常困難的；駐波管則僅適用于壓電式和雙聲壓式的矢量水聽器聲學(xué)指向性的測(cè)試，同樣不能滿足大型潛標(biāo)系統(tǒng)測(cè)試的需要；外場(chǎng)測(cè)試雖然可以滿足測(cè)試對(duì)平面波自由場(chǎng)的要求，但是測(cè)試過程不易控制，測(cè)試費(fèi)用代價(jià)過高，且后置數(shù)據(jù)處理補(bǔ)償要求過高，亦不能滿足實(shí)際科研工程應(yīng)用過程中對(duì)大型潛標(biāo)矢量水聽器聲學(xué)指向性的要求。

文獻(xiàn)“20~2000Hz矢量水聽器指向性圖的實(shí)驗(yàn)水池測(cè)量”（聲學(xué)技術(shù)，2009.28(2)：131-132）給出了水池中對(duì)矢量水聽器自身偶極子型指向性測(cè)試的試驗(yàn)結(jié)果。

文獻(xiàn)“聲壓、振速聯(lián)合信息處理”（哈爾濱工程大學(xué)博士論文，2000）給出了湖試對(duì)矢量水聽器聲壓和矢量通道自身偶極子聲學(xué)指向性的測(cè)試方法：發(fā)射單頻CW脈沖，測(cè)量時(shí)在360°范圍內(nèi)每2°測(cè)量一次。從測(cè)試結(jié)果來看，矢量通道零點(diǎn)深度不足20dB。

上述兩份文獻(xiàn)的共同特點(diǎn)是僅對(duì)矢量水聽器自身偶極子型指向性滿足要求與否進(jìn)行測(cè)試，其測(cè)試方法并不易于復(fù)雜矢量水聽器系統(tǒng)聲學(xué)指向性的測(cè)試。而在矢量水聽器的實(shí)際應(yīng)用中，不可或缺的需要配置導(dǎo)流罩、障板等輔助聲學(xué)設(shè)施來實(shí)現(xiàn)興趣目標(biāo)信息數(shù)據(jù)的錄制獲取，這時(shí)矢量水聽器及其配置設(shè)施整體構(gòu)成了一個(gè)系統(tǒng)。如若輔助設(shè)施設(shè)計(jì)不當(dāng)、安裝不適，就有可能影響系統(tǒng)矢量水聽器自身的偶極子指向性。因此，對(duì)整體矢量水聽器系統(tǒng)而非單獨(dú)矢量水聽器的聲學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種控制操作容易，測(cè)試精度高的大型潛標(biāo)矢量水聽器低頻聲學(xué)指向性的水池測(cè)試方法。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

（1）將潛標(biāo)系統(tǒng)布放于水池中心，將低頻/甚低頻聲源布放于使?jié)摌?biāo)系統(tǒng)中的矢量水聽器處于聲源近場(chǎng)、且矢量水聽器中心和聲源處于同一布放深度，即矢量水聽器位置聲場(chǎng)呈球面波擴(kuò)展變化規(guī)律；

（2）依據(jù)大型潛標(biāo)系統(tǒng)的尺寸，以及球面波測(cè)試結(jié)果與平面波測(cè)試結(jié)果的可等效性條件，確定潛標(biāo)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)角度范圍；

（3）以低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)整個(gè)潛標(biāo)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)記錄矢量水聽器聲壓通道、發(fā)射頻率為f0時(shí)的信號(hào)，經(jīng)后置處理得到潛標(biāo)矢量水聽器低頻/甚低頻聲學(xué)指向性。

本發(fā)明還可以包括：

1、潛標(biāo)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)是以矢量水聽器中心為中心旋轉(zhuǎn)。

2、所述低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速選擇1deg/s。

3、所述后置處理的方法包括：旋轉(zhuǎn)角度為θ時(shí)的聲壓p(t)與振速信號(hào)v_x(t)和v_y(t)經(jīng)快速傅里葉變換FFT處理或zoomFFT處理后得到相應(yīng)幅度估計(jì)：

A_p(f)＝FFT[p(t)]

Avx(f)=FFT[vx(t)]]]>