[發(fā)明專利]多極子矢量接收陣校準方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410195827.2
• 申請日: 2014-05-09
• 公開（公告）號: CN103983338A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 樸勝春;楊士莪;郭俊媛;陳洪娟;張虎;王文芝
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G01H3/00
• 分類號: 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)明屬于一種水下矢量接收陣的相位校準方法，尤其涉及一種在20-1000Hz低頻范圍內(nèi)的多極子矢量接收陣校準方法。

背景技術(shù)

隨著矢量水聽器應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，基于矢量水聽器的成陣技術(shù)研究也得到普遍關(guān)注，比如，2003年孟洪的《組合矢量水聽器及其成陣技術(shù)研究》，2004年呂錢浩的《矢量傳感器陣列技術(shù)研究》，2009年邢世文《三維矢量水聽器及其成陣研究》，2012年葛曉洋《聲傳感器陣列的實驗研究》，等等。國外在矢量陣技術(shù)研究方面起步較早，比如1995年，美國加利福尼亞海洋環(huán)境大學(xué)斯克利普斯研究所的Peter?F.Worcester等人利用在海底放置的40元垂直矢量水聽器線陣來開展海洋環(huán)境監(jiān)測，參見文獻：Peter?F.Worcester,Kevin?R.Hardy,David?Horwitt,and?Douglas?A.Peckham.A?DEEP?OCEAN?DATA?RECOVERY?MODULE；美國俄勒岡州立大學(xué)、北加利福尼亞州立大學(xué)和隸屬于美國國家海洋大氣委員會的太平洋環(huán)境實驗室的研究人員使用垂直三元矢量線陣開展海底水文信息探測研究，參見文獻：H.Matsumoto,D.Bohnenstiehl,R.P.Dziak1,L.Williams,R.Gliege,C.N.Meinig?and?P.Harben.A?Vertical?Hydrophone?Array?Coupled?via?Inductive?Modem?for?Detecting?Deep-Ocean?Seismic?and?Volcanic?Sources。

但在國內(nèi)外，如上所述的矢量陣基本都是依托線列陣或十字交叉陣(L型陣或圓形陣)，而且陣列設(shè)計的理論基礎(chǔ)是依據(jù)聲壓陣(標量陣)的設(shè)計原理，即陣元間距等于1/2波長的理論，因此在低頻段陣元數(shù)量較多，陣體龐大，校準困難。目前還未見到小型平面多極子矢量陣校準方法的文獻報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種操作簡單、校準精度高的多極子矢量接收陣校準方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

多極子矢量接收陣校準方法，包括以下幾個步驟：

步驟一：平面多極子矢量接收陣包括1號～9號陣元，1號～9號陣元成3行3列排列，5號陣元位于中心位置，相鄰陣元間距a按照a≤λ/6布放，λ為矢量接收陣上限工作頻率對應(yīng)的波長，聲源與平面多極子矢量接收陣之間距離滿足d≥(最大線度)²/波長，聲源的主軸方向?qū)势矫娑鄻O子矢量接收陣的正橫方向；

步驟二：調(diào)節(jié)信號發(fā)生器產(chǎn)生CW脈沖信號，經(jīng)功率放大器加載到聲源上形成測試聲場；

步驟三：在0-360°范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)平面多極子矢量接收陣，采集與存儲1號～9號陣元的接收信號，每個陣元包括一路聲壓通道信號和兩路質(zhì)點振速通道信號；

步驟四：選取5號陣元為參考陣元，分別獲得0-360°范圍內(nèi)1號～9號陣元的接收信號與參考陣元的接收信號之間的相位修正因子，進行校正；

平面多極子矢量接收陣的旋轉(zhuǎn)角度為θ，1號陣元的聲壓通道信號和參考陣元的聲壓通道信號在同一時刻收到的直達波穩(wěn)態(tài)部分的信號分別為：

A₁＝p₁cos(α₁-ωt)

A₅＝p₅cos(α₅-ωt)

A₁為1號陣元的穩(wěn)態(tài)部分的信號，A₅為參考陣元的穩(wěn)態(tài)部分的信號，p₁、p₅為信號幅度，α₁、α₅為信號初始相位，將信號A₁和信號A₅進行數(shù)字濾波后，對幅度進行歸一化處理，然后將兩個信號做差：