[發明專利]一種駐波管矢量水聽器校準低頻修正方法

有效

• 申請號: 201810165057.5
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108469298B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 陳洪娟;張虎;張強;王文芝
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01H3/00
• 分類號: G01H3/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

本發明提供的是一種在常規駐波管中校準矢量水聽器靈敏度時，對其低頻校準結果進行修正的方法：(1)計算彈性聲管波導中矢量聲場解析解，將其與理想剛性聲管波導中的理論解相比對作為第一修正項；(2)對矢量水聽器放入聲管后帶來的彈性聲管波導中聲場的畸變規律進行數值計算，通過與矢量水聽器未放入聲管前的彈性聲管波導中的聲場分析比對，得出聲場第二修正項；(3)根據實際測試情況，帶入修正項計算最終的矢量水聽器靈敏度低頻校準結果。本發明有效的補償了由于聲管彈性帶來的振動輻射對聲管內部聲場的影響，同時對于被測物尺度對于聲管有限聲場空間內平面波場畸變的影響也進行了修正，提高了駐波管中校準矢量水聽器靈敏度的準確度和精度。

技術領域

本發明涉及駐波管矢量水聽器低頻校準領域，具體涉及一種駐波管矢量水聽器校準低頻修正方法。

背景技術

矢量水聽器能夠獲取水下聲場中傳播的矢量信號，包括質點位移、加速度、速度以及聲壓梯度等信號。傳統的矢量水聽器根據工作機理不同，分為壓差式和同振式兩種類型，國內外的水聲領域對其研究的歷史已有幾十年，目前已經有了很多成功的應用。

常規的矢量水聽器靈敏度校準方法有兩種：駐波管方法和自由場方法。一般，對于矢量水聽器靈敏度的低頻校準采用駐波管法，駐波管方法是利用在聲管中形成的平面駐波聲場來完成的，其聲場各參數之間的數學關系簡單、明了。平面駐波聲場的建立一般大多采用不銹鋼聲管來實現，歸納起來有兩種形式：一是豎直開口的；二是橫置封閉的。比如，杭州應用聲學研究所的振動液柱法校準裝置中采用的聲管就是豎直開口的，還有二十世紀六十年代美國人使用的振動液柱法校準聲管，另外，美國CBS實驗室的Bauer提出了另一種封閉橫置的駐波管型式。

類似的駐波聲管還有很多，但是，在駐波管中能夠形成平面駐波的前提條件是聲管要滿足聲學剛性，而根據這個條件，聲管的壁厚要足夠大，且從理論上講，不銹鋼等材質的聲阻抗ρC也不能滿足要求剛性要求，也就是說，目前現有的聲管中的平面駐波基本上都是近似情況，聲管實際情況是彈性管，這對于測量結果的準確性會有所影響。

特別是，對于100Hz以下低頻駐波聲場的設計，根據聲管駐波聲場形成原理，即使想近似滿足平面駐波，聲管的設計幾何尺寸和質量也很大，約有幾噸重，因此，工程上已經不可能實現。

另外，矢量水聽器的幾何尺寸較一般的聲壓水聽器大，將其置放在有限的聲管空間后，亦會造成原有的聲場畸變，也會使測量結果不準確。

本發明提出的修正方法可以解決由于聲場剛性條件不滿足，以及矢量水聽器尺寸過大帶來的測量誤差，從而提高駐波管矢量水聽器低頻校準精度，也可為駐波管的其它低頻測量應用提供參考。

發明內容

本發明的目的在于提供一種為了提高校準結果的準確度在常規駐波管中校準矢量水聽器靈敏度時對其低頻校準結果進行修正的方法。

本發明的目的是這樣實現的：一種駐波管矢量水聽器低頻校準修正方法，具體包括如下步驟：

(1)計算彈性聲管波導中矢量聲場解析解：開始測量，獲取測量數據后，將數據帶入剛性壁管聲場靈敏度校準公式進行計算；

(2)進行第一次修正計算：利用彈性壁管聲場與剛性壁管聲場相比對，得到第一修正項，將第一修正項與步驟(1)中得到的結果相加補償，得到考慮聲管彈性條件下靈敏度校準結果；

(3)根據實際情況詢問是否修正，若修正，進行第二次修正計算：利用無矢量水聽器時聲場相比對，得到第二修正項，將第二修正項與步驟(2)中得到的考慮聲管彈性條件下靈敏度校準結果相加補償，得到綜合考慮聲管彈性和矢量水聽器尺寸條件下的靈敏度低頻校準結果，最后輸出該結果；

(4)若不修正，直接輸出步驟(2)中得到的結果。

所述的步驟(2)的第一次修正計算具體包括：