[發明專利]一種二元換能器頻帶交疊處噪聲信號功率譜強度控制方法

有效

• 申請號: 201510029437.2
• 申請日: 2015-01-21
• 公開（公告）號: CN104735592B
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 李冰;余華兵;陳新華;鮑習中
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: H04R3/02
• 分類號: H04R3/02
• 代理公司: 北京億騰知識產權代理事務所11309
• 代理人: 陳霽

技術領域

本發明涉及水聲工程技術領域，尤其涉及一種二元換能器頻帶交疊處噪聲信號功率譜強度控制方法。

背景技術

在水聲探測、通訊、對抗和水下安防等水聲工程技術領域，需要聲源級大、功率譜平坦的限帶白噪聲信號作為主動探測信號，水下聲信號主要由水下聲源產生。水下聲源由信號源、發射機和換能器三部分組成，信號源產生的小幅度電壓信號經過發射機的功率放大和寬大匹配后，被換能器轉換成聲信號并輻射到水介質中去。受材料電聲性能的限制，制作阻抗特性好、發射響應高、聲源級大的單個寬帶換能器非常困難，通常采用由工作在不同頻帶的多個換能器組陣的方法來實現寬帶水下聲基陣，并配備多臺大功率發射機及多通道信號源來共同組成一套水下寬帶聲源。

在水下寬帶聲源的應用中，由于換能器響應特性、阻抗特性和指向性的不一致，發射機驅動能力、頻率響應特性的不一致，多通道信號源產生的寬帶白噪聲信號在水下被變換為一個噪聲功率譜起伏很大的限帶白噪聲信號，雖然可以通過均衡的手段對單個換能器諧振頻率附近的功率譜強度進行修正，但是在兩個換能器工作頻帶的交疊處，噪聲的功率譜強度不易控制，通常表現為功率譜的劇烈起伏。本發明針對這個問題給出相應的技術解決方案。

發明內容

本發明的目的旨在解決工作頻帶內噪聲功率譜起伏較大的問題，特別是兩個換能器工作頻帶交疊處噪聲信號功率譜起伏較大的難題，從而提供一種二元換能器頻帶交疊處噪聲信號功率譜強度控制方法。

為實現上述目的，本發明提供了一種二元換能器頻帶交疊處噪聲信號功率譜強度控制方法。該方法包括：

確定可編程多通道信號源初始數據,所述初始數據是使各個換能器基元諧振頻率附近的噪聲功率譜起伏特性滿足要求的數據；

根據可編程多通道信號源初始數據，對一組相鄰的兩個換能器基元頻帶交疊處的噪聲信號進行功率譜分析；

根據譜分析結果進行移位參數計算，以對所述一組相鄰的兩個換能器基元中的一個換能器基元對應通道信號源的噪聲數據進行相應點數的循環移位，直至所述一組相鄰的兩個換能器基元頻帶交疊處噪聲功率譜矢量疊加效果為同相疊加；

然后調整所述一組相鄰的兩個換能器基元頻帶交疊處的增益，直至根據調整后的增益所確定的新的可編程多通道信號源數據使所述一組相鄰的兩個換能器基元頻帶交疊處的噪聲信號功率起伏特性滿足要求。

優選地，所述確定的新的可編程多通道信號源數據，還作為下一組相鄰的兩個換能器基元的基本噪聲信號數據。

本發明通過在頻域對不同頻率噪聲信號的增益進行控制和在時域對噪聲信號進行循環移位的方法實現對兩個換能器工作頻帶交疊處噪聲信號相位和增益的聯合控制，可使二元換能器頻帶交疊處的噪聲信號功率譜起伏特性滿足要求。通過本發明在水下產生的限帶白噪聲信號，在整個工作頻帶內的功率譜起伏小于等于±2dB。

附圖說明

圖1是本發明一實施例的換能器基元交疊頻帶噪聲功率譜控制方法流程圖；

圖2是圖1中的確定可編程多通道信號源初始數據的方法流程圖；

圖3是本發明另一實施例的換能器基元交疊頻帶噪聲功率譜控制方法流程圖；

圖4是換能器基元頻響特性測試設備連接關系圖；

圖5是換能器基元指向性測試設備連接關系圖；

圖6是換能器基陣聲性能測試設備連接關系圖；

圖7為未經過本發明處理的譜級測試數據圖；

圖8為經過本發明處理的譜級測試數據圖。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好的理解本發明實施例中的技術方案，并使本發明實施例的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述?；诒景l明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。

圖1是本發明一實施例的換能器基元交疊頻帶噪聲功率譜控制方法流程圖。

在步驟101，確定可編程多通道信號源初始數據,所述初始數據是使各個換能器基元諧振頻率附近的噪聲功率譜起伏特性滿足要求的數據，可編程多通道信號源初始數據的確定可參見圖2。

在步驟102，根據步驟101中的可編程多通道信號源初始數據，對一組相鄰的兩個換能器基元頻帶交疊處的噪聲信號進行功率譜分析。