[發(fā)明專利]控壓式水中聲學(xué)散射體目標(biāo)強(qiáng)度測(cè)定裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110370508.0
• 申請(qǐng)日: 2021-04-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113091877B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 童劍鋒;鹿文菲;薛銘華;王學(xué)昉;張鐘鳴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海海洋大學(xué)
• 主分類號(hào): G01H5/00
• 分類號(hào): G01H5/00
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 李慶

1.一種目標(biāo)強(qiáng)度測(cè)定方法，基于控壓式水中聲學(xué)散射體目標(biāo)強(qiáng)度測(cè)定裝置，所述控壓式水中聲學(xué)散射體目標(biāo)強(qiáng)度測(cè)定裝置包括一聲速測(cè)定裝置、一數(shù)據(jù)處理器和一密度測(cè)定裝置；所述聲速測(cè)定裝置包括一聲速測(cè)定容器、一壓力泵、一第一換能器、一第二換能器、一信號(hào)發(fā)生器和一信號(hào)采集器；所述壓力泵、所述換能器連接于所述聲速測(cè)定容器，所述信號(hào)發(fā)生器連接所述第一換能器，所述信號(hào)采集器連接所述第二換能器和所述數(shù)據(jù)處理器；

所述聲速測(cè)定容器采用透明亞力克材料制成且內(nèi)部形成一倒T形管道，所述倒T形管道包括一水平管道和一豎直管道，所述豎直管道的底部連通所述水平管道的中部頂面；所述豎直管道沿豎直方向形成刻度線，所述豎直管道的頂部連接有一容器口；所述容器口可打開(kāi)并連通所述壓力泵；所述水平管道的兩端分別連接所述第一換能器和所述第二換能器；

包括步驟：

S1：自所述容器口將海水灌入所述倒T形管道直至所述海水的液面升至所述刻度線的0刻度處；

S2:在不同壓強(qiáng)下，所述信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生聲波，所述聲波經(jīng)過(guò)所述第一換能器發(fā)射；所述第二換能器接收所述聲波，所述信號(hào)采集器通過(guò)所述第二換能器采集所述聲波的聲波信號(hào)，并將所述聲波信號(hào)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理器；所述數(shù)據(jù)處理器通過(guò)脈沖波形匹配法或脈沖波峰時(shí)間檢測(cè)根據(jù)所述聲波信號(hào)獲得所述海水的不存在被測(cè)目標(biāo)生物時(shí)聲波的傳播時(shí)間t_D；

S3：自所述容器口加入所述被測(cè)目標(biāo)生物并記錄所述液面上升后的刻度，獲得所述被測(cè)目標(biāo)生物的體積；

S4：通過(guò)所述壓力泵改變所述倒T形管道內(nèi)的壓強(qiáng)模擬海洋中所需水深的壓強(qiáng)；

S5：所述信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生聲波，所述聲波經(jīng)過(guò)所述第一換能器發(fā)射；所述第二換能器接收所述聲波，所述信號(hào)采集器通過(guò)所述第二換能器采集所述聲波的聲波信號(hào)，并將所述聲波信號(hào)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理器；所述數(shù)據(jù)處理器通過(guò)脈沖波形匹配法或脈沖波峰時(shí)間檢測(cè)根據(jù)所述聲波信號(hào)獲得所述海水的存在所述被測(cè)目標(biāo)生物時(shí)聲波的傳播時(shí)間t_m；

S6：所述數(shù)據(jù)處理器根據(jù)所述聲波信號(hào)和所述被測(cè)目標(biāo)生物的體積計(jì)算獲得聲速對(duì)比數(shù)；

S7：利用所述密度測(cè)定裝置測(cè)量獲得密度對(duì)比數(shù)并發(fā)送給所述數(shù)據(jù)處理器；

S8：所述數(shù)據(jù)處理器將所述聲速對(duì)比數(shù)和所述密度對(duì)比數(shù)代入一目標(biāo)強(qiáng)度理論模型獲得所述被測(cè)目標(biāo)生物的目標(biāo)強(qiáng)度值；

所述S6步驟中，所述數(shù)據(jù)處理器根據(jù)公式(1)計(jì)算獲得所述聲速對(duì)比數(shù)：

其中，h_TA表示所述聲速對(duì)比數(shù)，t_m表示存在所述被測(cè)目標(biāo)生物時(shí)的聲波的傳播時(shí)間，t_D表示不存在所述被測(cè)目標(biāo)生物時(shí)聲波的傳播時(shí)間，Φ表示體積分?jǐn)?shù)；

其中，V_z表示所述被測(cè)目標(biāo)生物的體積，V_m表示所述海水體積與所述被測(cè)目標(biāo)生物的體積之和。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的目標(biāo)強(qiáng)度測(cè)定方法，其特征在于，所述容器口與所述聲速測(cè)定容器之間設(shè)置有一橡膠圈；所述容器口形成一連接孔，所述壓力泵通過(guò)橡膠管道和所述連接孔與所述豎直管道連通。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的目標(biāo)強(qiáng)度測(cè)定方法，其特征在于，所述容器口采用不銹鋼材質(zhì)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的目標(biāo)強(qiáng)度測(cè)定方法，其特征在于，所述聲速測(cè)定容器的底部連接有一不銹鋼底座。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的目標(biāo)強(qiáng)度測(cè)定方法，其特征在于，所述倒T形管道的管徑為3.5厘米。