[發明專利]水下聲基陣互輻射阻抗的光學測試方法

在審

• 申請號: 201711338401.8
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN108344497A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 平自紅;王世全;紀京召;王少博;賈廣慧
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一五研究所
• 主分類號: G01H15/00
• 分類號: G01H15/00;G01H9/00
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 陳繼亮

本發明屬于水聲測試技術基礎領域，主要涉及一種水下聲基陣互輻射阻抗的光學測試方法，其步驟如下：采用激光測振儀獲取聲基陣輻射表面及其輻射聲場質點振動速度信息，然后利用經典的聲陣互輻射阻抗理論計算。本發明的有益效果是：利用非接觸式的測試方法克服了常用介入式聲陣互輻射測試方法的不足，解決了低頻大功率下水下聲基陣互輻射阻抗測試所需方法與準確測試問題，為水下聲基陣速度控制提供了互輻射模型，對低頻大功率聲基陣的研制提供了有力的技術保障。

技術領域

本發明涉及水聲測試技術領域，主要是一種水下聲基陣互輻射阻抗的光學測試方法。

背景技術

隨著水聲技術的發展，水聲應用頻率逐漸向低頻擴展。為了增加對水下目標的遠程探測和預警能力，尤其是要解決對低噪聲目標的有效探測。主動聲納陣正逐漸向低頻、大孔徑、高功率方向發展，為了在有限的空間內實現足夠高的發射功率，在主動聲納陣的設計中陣元通常采用密排方式布陣。當陣元間距不滿足1/4波長的最低要求時，陣元間產生的互作用(即引起互輻射)會導致主動發射基陣的效率降低，不能形成預期的指向性，甚至出現個別基元吸收聲功率，損壞發射設備，嚴重的會導致整個聲納陣的損毀。目前，在現役或在研的低頻主動聲納設備的研制過程中都已發現互輻射的影響，特別是在大功率情況下影響更加明顯，使某些工作頻率點的性能與設計產生偏差。通常使用測試互輻射的阻抗法屬于介入式測試，都是在相對小信號的條件下進行的，與聲納設備的實際使用環境存在很大的差異，不能準確反映聲納設備的實際性能。因此，鑒于現有的介入式測試方法無法開展大功率條件下聲基陣陣元互輻射的計量測試，需要開展非接觸式的低頻主動聲納設備互輻射阻抗測試方法研究。

發明內容

本發明項目為了克服現有介入式聲基陣輻射阻抗測試方法的不足，而提供一種水下聲基陣互輻射阻抗的光學測試方法，提出了非接觸式的光學方法測試聲基陣輻射阻抗的方法，解決在大功率下低頻主動聲納陣陣元互輻射阻抗的測試問題。

本發明的目的是通過如下技術方案來完成的。這種水下聲基陣互輻射阻抗的光學測試方法，包括如下步驟：

(1)、利用激光測振技術來提取水下聲基陣工作時其表面或輻射聲場信息，通過激光干涉儀直接測試被測聲陣工作時表面振動速度分布或在聲基陣輻射聲場提取其輻射聲場中水質點振速分布；

(2)、利用經典的聲陣互輻射理論進行水下聲基陣陣元輻射阻抗及其互輻射阻抗的估算。

更進一步的，所述的光學法提取水下聲陣表面的振動分布或輻射聲場信息的過程是利用激光干涉儀直接測試被測聲陣工作時表面振動速度分布或在聲基陣輻射聲場提取其輻射聲場中水質點振速分布，再通過經典的互輻射理論對聲陣陣元的輻射阻抗及其互輻射阻抗進行估算。整個過程都是非介入式的，不會對聲陣產生附加的振動質量。把激光測振用于水下聲陣工作時其表面振速或其輻射聲場中水中質點振速的提取，對前者采用經典聲陣輻射阻抗理論進行估算，對后者需要近場聲場反演到聲陣表面后采用經典的聲陣陣元輻射阻抗理論進行計算。

本發明目的是通過非接觸式的光學方法直接掃描水下聲基陣的表面或其輻射聲場，通過多普勒激光測振儀對被測對象的表面振速或其輻射聲場的振速信息進行提取，然后利用經典的聲陣互輻射阻抗理論進行計算評估。針對不同的測試對象，實現的方式也略有不同，其具體的測試步驟如下：

(1)發射機激勵聲基陣輻射聲場，激光測振儀通過透聲窗發射激光束到被測聲基陣的表面(或膜片表面(放置在聲基陣的輻射聲場內))，提取被測點的振動速度，通過激光束的掃描實現對整個聲基陣的輻射面的振動速度的測試；

(2)對所測得的表面振速分布，用經典的聲陣互輻射阻抗理論進行計算，就可以得到所測頻率下被測聲基陣的互輻射阻抗；

(3)改變激勵頻率，重復(1)和(2)的過程，就可以得到不同工作頻率下聲陣的輻射阻抗。