[發明專利]一種水下聲緊縮場測試系統及方法

有效

• 申請號: 202010482827.6
• 申請日: 2020-05-29
• 公開（公告）號: CN111487607B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 葛俊祥;汪潔
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01S7/539
• 分類號: G01S7/539
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種水下的水聲緊縮場測試系統，其特征在于，包括聲吶發射單元、水聲緊縮場反射面、聲吶接收單元、方位控制系統和計算機測控系統；所述聲吶發射單元包括聲吶信號發生器和發射換能器，所述聲吶信號發生器用于產生測試的聲波電信號，所述發射換能器用于發射由聲吶信號發生器產生的聲波電信號轉化的水聲聲波信號；所述水聲緊縮場反射面為拋物面結構，采用迎波面樹脂板、樹脂夾層空心蜂窩板和背部樹脂板緊密結合形成的三層結構，包括中心主反射區和邊緣繞射處理區；所述中心主反射區用于反射水聲聲波信號，所述邊緣繞射處理區用于降低水聲緊縮場反射面對于測試區域的影響；所述聲吶接收單元包括接收換能器和聲吶信號接收機，所述接收換能器用于目標物聲散射測量和換能器指向性測量時接收水聲聲波信號并轉化為聲波電信號，所述聲吶信號接收機用于處理接收換能器接收并轉化的聲波電信號；所述方位控制系統包括行車控制單元和測試轉臺，所述行車控制單元用于控制被測目標物的位置，所述測試轉臺用于控制被測目標物的角度；所述計算機測控系統用于控制測試系統按照順序工作并用于處理與顯示測試數據。

2.根據權利要求1所述的一種水下的水聲緊縮場測試系統，其特征在于，水聲緊縮場反射面的材料為水聲波阻抗或近似于水聲波阻抗的樹脂材料。

3.根據權利要求1所述的一種水下的水聲緊縮場測試系統，其特征在于，所述樹脂夾層空心蜂窩板的結構為六邊形、四邊形或圓柱形蜂窩結構。

4.根據權利要求1所述的一種水下的水聲緊縮場測試系統，其特征在于，發射換能器和接收換能器安裝于水聲緊縮場反射面的焦點處。

5.根據權利要求1所述的一種水下的水聲緊縮場測試系統，其特征在于，邊緣繞射處理區為周期性鋸齒結構。

6.一種采用如權利要求1-5任一所述系統的水下的水聲緊縮場測試方法，所述方法為目標物聲散射測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)計算機測控系統控制聲吶信號發生器產生特定頻率和波形的聲波電信號，然后通過聲波功率放大器放大后傳輸給發射換能器，發射換能器把電信號轉化為水聲信號并發射；

(2)發射換能器所發射的水聲信號經水聲緊縮場反射面反射后轉化為平面聲波，平面聲波傳播到被測目標物上產生散射水聲聲波信號；

(3)一部分散射水聲聲波信號經過水聲緊縮場反射面反射后被接收換能器接收，產生散射聲波電信號，散射聲波電信號經過功率放大器放大后傳輸到聲吶信號接收機；

(4)聲吶信號接收機對散射聲波電信號進行采樣，產生數字信號，并傳輸給計算機測控系統，得到被測目標物特定角度的被測目標物聲散射測量值；

(5)計算機測控系統通過方位控制系統的測試轉臺控制被測目標物的角度，重復步驟(1)至(4)，可獲得被測目標物360°范圍內的被測目標物聲散射測量值；

(6)用標準體標校被測目標物聲散射測量值，消除誤差，得到被測目標物聲散射測量的測試結果。

7.一種采用如權利要求1-5任一所述系統的水下的水聲緊縮場測試方法，所述方法為換能器指向性測量方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

S1：計算機測控系統控制聲吶信號發生器產生特定頻率和波形的聲波電信號，然后通過聲波功率放大器放大后傳輸給發射換能器，發射換能器把聲波電信號轉化為水聲信號并發射；

S2：發射換能器所發射的水聲信號經水聲緊縮場反射面反射后產生平面聲波，被測換能器接收平面聲波；

S3：被測換能器接收平面聲波后，把聲波轉化為聲波電信號，并傳輸給聲吶信號接收機；

S4：聲吶信號接收機對聲波電信號進行采樣，產生數字信號，并傳輸給計算機測控系統，得到特定角度的被測換能器指向性測量值；

S5：計算機測控系統通過方位控制系統的測試轉臺控制被測換能器的角度，重復步驟S1-S4，可獲得360°范圍內的被測換能器指向性測量值；

S6：用標準換能器標校被測換能器指向性測量值，消除誤差，得到被測換能器指向性測量的測試結果。