成像声呐中频弧形阵研制

为了解决合成孔径声呐系统中平面基阵正当底波束的辐射能量过强而影响其他边缘波束成像结果,文章采用悬链线弧形阵技术方案,用Ansys软件建立弧形阵及其基元的有限元模型,然后对基元结构及基阵线形进行优化,制作了一个中频宽带宽波束弧形基阵,工作带宽为15~30 kHz,发送电压响应最大值为162 dB;水平指向性为80o。研究结果表明,利用悬链线弧形布阵技术,可以实现中心波束强度小于边缘波束的指向性发射特性。

小型图像声呐发射换能器优化设计

在复杂水下环境中,图像声呐因其高分辨率、高效率的探测优势,在水下目标识别时发挥着重要作用。多波束图像声呐的发射换能器多采用弧形阵,其具有大波束开角,但存在指向性边缘起伏较大的问题,影响信号强度均匀性。此外,图像声呐发射换能器通常用匹配层技术拓宽工作带宽,以获取更多信息,同时,匹配层的阻抗介于激励源和介质之间,更有利于声能的辐射。该文设计了一款弧形发射换能器,通过对阵列加权的方式来控制波束,减小指向性起伏,并添加了一层匹配层,用以拓展带宽。实际测试结果表明,换能器在130°水平开角内的指向性起伏从3 dB降低至1.5 dB,中心频率为402 kHz,带宽拓宽至217.3 kHz,优化效果显著。

图像声纳换能器指向性优化研究

图像声纳又称为水下相机,广泛应用于水下目标探测、成像、警戒等工程应用领域,是一种重要的海军军事型号装备。换能器的指向性参数对图像声纳的观察范围和分辨率等指标起着决定性作用,改善图像声纳换能器的指向性对提升声纳图像质量有重要作用。利用椭圆长轴布阵的方法设计了一种低指向性起伏弧形阵,并利用声障板,通过边界参数的优化设计拓展单基元的指向性角度。仿真计算和实测数据显示弧形阵水平主波束范围内指向性起伏小于3 dB,接收阵各基元水平指向性角度均大于120°。结果表明,图像声纳换能器的指向性特性改善明显。