电动式换能器声源级起伏改善实验研究

电动式换能器由于存在内部声腔,导致辐射面上的负载在频域上出现极值,使得电动式换能器的声源级响应出现起伏,给电动式换能器在宽带噪声模拟领域的应用带来了挑战。依据电动式换能器含有声腔的等效电路分析结果,针对无声腔、有声腔、在声腔底部设置吸声棉和在声腔内充入氦气4种情况,使用加速度计测试了辐射面的输出振速,归算出声源级曲线并加以比较。实验结果验证了声腔谐振导致电动式换能器频响曲线出现起伏;在声腔内充入特性阻抗小的气体可有效地将声腔的谐振频率调节至工作频段以外,从而实现电动式换能器在质量控制区平坦的响应输出。

海洋水声调查中爆炸声声源级的测量分析

从海洋调查实际出发,结合海调设备及爆炸声信号原理,介绍了一种爆炸声声源级的测量方法和数据处理方法,并对爆炸声声源级的测量影响因素做了详细分析。该方法测得的数据精确度高,且简单易行,所测得的数据为声传播损失测量提供了有力参考,并在海洋调查试验中取得很好的效果。

目标声源级指向性对被动声自导鱼雷命中概率的影响

分析了目标声源级在水平面内的指向性对被动声自导鱼雷命中概率的影响,给出了鱼雷相对自导作用距离与目标声源级的关系曲线图,对不同舷角和目标机动情况下的鱼雷攻击目标命中概率进行了仿真计算,分别得出了等概率曲线图。计算结果表明:受目标声源级指向性的影响,在浅海区攻击定速直航目标时,为达到一定的命中概率,潜艇必须占领有利的发射阵位,而攻击机动规避的目标,比攻击定速直航目标的命中概率普遍要低,一定距离条件下只有在70°和180°左右舷角时命中概率才能达到80%。因此,潜艇使用被动自导方式的鱼雷攻击目标时,应当充分考虑目标声源级指向性的影响,综合考虑影响鱼雷作战使用效能的各种因素,选择有利目标舷角和合理射距。

连续爆炸式声源声源级测量方法研究

针对连续爆炸式声源定位及测量困难的问题,建立爆炸声源子弹抛撒模型,分析子弹的落点分布和间距范围,给出落点及落点间距离公式,并依据宽带声源级的表达式,提出了连续爆炸声声源级的测量和数据处理方法,该方法简单易行。所得结论将为海上试验中测量设备布放,以及实际的测量和计算提供参考。

单片机控制下地震勘探应答器集成音频声源级控制方法

以往地震勘探应答器控制方法,不能有效减少噪声对应答器集成音频存在的干扰,导致应答器音质存在杂音,影响使用效果。为此,提出单片机控制下地震勘探应答器集成音频声源级控制方法,构建基于单片机控制的地震勘探应答器,应答器包含了供电模块、主控模块、功放模块、匹配模块、接收模块、收发合置模块以及收/发换能器,采用单片机获取内部输出的工作情况,并基于稀疏正则化的集成音频声源布局优化方法,实现声源级控制。结果表明:所提方法能够有效强化单片机控制下地震勘探应答器集成音频效果,且去噪效果好,该方法控制下应答器工作线性度较优,能够为地震勘探提供更好的勘探方法和勘探设备。

爆炸声源声源级数据分析方法

爆炸声源是目前海洋声学试验中最常用的信号源。爆炸声源的各项参数,尤其是声源级参数将直接影响声传播数据处理的精确度。以爆炸声源为例,对其声源级数据处理进行说明,文中首先介绍了声源级的定义和爆炸声信号的特性,对爆炸声源的声源级标定数据处理方法及流程进行了简要分析。

基于浅海声信道特征测量的舰船水下辐射噪声源级获取方法

针对浅海信道环境下舰船水下辐射噪声测量问题,介绍了一种基于水域声信道传播特征的舰船噪声源级工程测试方法,该方法通过多基元空间能量平均方法来实现。通过探讨以能量平均声压级曲线来表征浅水域水下声传播特征,提出了一个适用于浅水域声传播规律的计算经验公式。对所提测量方法的可行性和准确性进行了仿真分析和湖上试验,结果证明了采用空间能量平均处理方法可以很好的抑制因浅水域声场起伏而带来的高测量误差,对于提高舰船水下辐射噪声测量的准确性具有一定的参考价值。

基于OTPA声源级估计的被动声呐探测距离评估方法

[目的]基于水下结构体自身振动数据及被动声呐方程,提出对自身被探测状态及最大被探测距离评估的方法,以解决水下结构体难以快速估计声源级和评估被探测状态的问题。[方法]采用传递路径分析(OTPA)方法并结合水下目标自噪声数据对自身声源级进行实时预报,利用奇异值分解(SVD)和主分量分析方法(PCA)消除测量数据串扰导致的误差,以及结合声波水下传播特性和传播环境,在探测模型中对当前环境下水下结构体的被探测状态和最大被探测距离进行评估。[结果]所提探测模型经湖上试验得到了验证。结果表明水下结构体声源级的平均估计误差小于2 dB,被探测状态及最大被探测距离的评估值在绝大部分频段内与实测结果吻合。[结论]研究结果可为掌握水下结构体自身声隐身态势提供依据。

基于逆频响函数法的浅水域目标水下辐射声源级反演

为解决传统单水听器法或声阵波束形成法在测量浅水域目标水下声辐射的高误差问题,介绍了一种基于逆频响函数(IFRF)的浅水域水下声源级反演方法。基于虚源法构建了浅水域声场计算模型并详细描述反演的基本原理,对该方法的可行性和准确性进行了仿真分析,并在波导水池及湖上分别进行了验证试验。结果表明,在浅水域环境下采用逆频响函数算法反演目标水下辐射声源级是可行的,具有较高的反演精度。

利用声源级估算目标距离

当确知自噪声级和声呐系统参数时,如能获得目标声源级,可利用声呐方程根据声场计算求出目标距离。本文给出了估距原理,声呐系统时空增益、本艇干扰级、声呐系统输出信噪比的测量方法,实艇试验方法及试验结果。 试验表明,利用目标声源缓通过声场数值预报仪与潜艇声呐系统联机实现目标距离估算是可行的,其性能和精度基本满足武器系统的使用要求。预报仪与声呐系统的配置具有广泛的应用价值。

定深炸弹爆炸信号声源级测量与数据分析

在海洋声传播调查中,为更加准确测量定深炸弹水下爆炸声源,校准声源级,减小爆炸声源级对声传播损失计算的影响,文章介绍了声源级测量中根据单个水听器接收的信号计算接收距离的方法,该方法在海流较大时,距离计算更简单可靠,并且分析了爆炸信号激波与第一气泡脉冲的声能量关系在500~4000 Hz呈线性递减的关系,可为海上声源级测量提供一定参考。

水下等离子体声源放电特性和声特性实测与分析

在小型消声水池中,同步测量水下等离子体脉冲声源的放电特性和声特性,实验分析研究了其在单电极和多电极下负载注入峰值功率和放电能量对声特性的影响。结果表明,在相同的电极数和间距下,直达波脉冲声源级仅与负载注入峰值功率有关,气泡脉冲声源级和气泡周期则主要受放电能量影响,多电极放电通过减小单根电极放的电能量来减小气泡脉冲声源级和气泡周期。此外,在相同的充电电压下,减小充电电容对电极数的比,可以增大直达波脉冲声源级并压制气泡脉冲;负载注入峰值功率对放电能量的比对声特性的影响也呈现出类似规律。实测及其分析结果可为进一步优化水下等离子体脉冲声源的声特性提供参考。

浅海鼓虾噪声声源级测量方法

鼓虾噪声是声源级高、频带宽的冲激噪声,对浅海高频声呐和水下通信系统有很强干扰。本文针对实地测量鼓虾噪声声源级存在的多径传播和随机多声源问题,提出一种自动测量实际海域中鼓虾噪声声源级的方法。基于匹配场思想,在一个大孔径垂直线阵上对近场的大量鼓虾噪声进行自动定位。利用鼓虾噪声的强冲激特性,使用阈值检测的方法获得鼓虾信号的到达时间,同时将其幅度进行归一化,解决了各声源幅度动态范围相差大的问题。利用射线理论计算近场直达波到达时间作为拷贝场,对数据进行球面波波束形成,解决近场多途多声源定位问题。通过定位结果将接收鼓虾信号的峰峰值声压换算到距离声源1 m处,计算峰峰值声源级。在东海测量的结果显示,该海域的鼓虾噪声峰峰值声源级平均值为173 dB re:1μPa@1 m,50%的测量值在168~175 dB re:1μPa@1 m之间。

电动式换能器:结构、性能及其在声学模拟和校准中的应用与发展趋势

电动式换能器以其小尺寸、超低频、超宽带发射的特点,在舰船辐射噪声模拟、声呐系统校准等领域具有广泛应用。总结了电动式换能器的结构及性能特点,讨论了超低频、超宽带发射的原理,回顾了电动式换能器驱动磁路优化、工作频带拓宽、工作深度提升等相关工作。针对电动式换能器研究中的非线性问题,提出了优化驱动磁路来降低输出力的非线性效应、改善电动式换能器与功率放大器的阻抗匹配以降低波形畸变及谐波失真。对于声腔对换能器性能的影响,可以通过在声腔内充入特性阻抗较小的气体以抑制声源级响应起伏现象。电动式换能器未来的研究应以改善大深度环境下超低频段的声辐射性能、提升连续工作时间及可靠性、降低非线性失真为主要方向。

浅水海豚三维空间定位与发声源级测量

详细阐述了单水听器和水听器阵列进行海豚定距定位的几何模型,以及利用不同接收通道间的时延差计算空间坐标的方法,结合实验数据计算了海豚在水中的三维空间坐标和回声定位信号的声源级,并开展了海豚运动轨迹追踪分析。结果表明,相对于单水听器,水听器阵列对测量环境和海豚行为的限制较少,但对采集设备的同步性和硬件连接有较高要求。误差分析表明水听器阵列在大于3 m的距离,定位误差可降低到5%以下。研究结果为精确计算海豚发声源级及海豚的声呐性能及行为研究提供了技术支撑。

关于参量阵声源阵长的讨论

针对目前常用的有效阵长来估算参量阵阵长所得的结果与实际测量得到结果有较大误差的情况,提出了通过KZK(Khokhlov-Zabolotskaya-Kuznetsov)方程的数值计算来得到差频声场的声源级,再由声源级来判断参量阵的形成情况,从而计算得到阵长。针对扩散限制阵的情况进行了仿真,并对计算得到的阵长通过水池实验测量结果验证了数值计算方法的正确性。分析了有效阵长计算结果与实验测量结果间误差太大,但是KZK方程数值计算的结果与测量结果一致的原因。最后对同一换能器在不同发射电压下的参量阵阵长的变化做了对比分析。

水下等离子体定向辐射声源干扰特性研究

水下离子体定向辐射声源作为一项新兴技术,具有声源级高、脉宽窄、频带宽的特点。论文介绍了水声干扰原理及声源需求分析,阐述了水下等离子体定向辐射声源的产生原理,研制了水下等离子体定向辐射声源产生系统,进行了水下强声脉冲远程传播的湖上实验,研究了远程传播特性,分析了其波形及功率谱与水声干扰需求的适用性。测试结果表明,水下等离子体声源的声源级高、频带宽,在水声对抗中具有良好的应用前景。

定深爆炸声源声信号能量分配试验研究

为了准确测量定深爆炸声源的声源级,从水下爆炸基本过程出发,给出了获取理想爆炸声信号的3个限制条件,并据此得到了B300、B100、B50三型爆炸声源的声源级测量时水听器深度与水平距离的取值范围;在此范围内取值,对B300型爆炸声源进行了海上试验,获得了理想的爆炸声信号,通过计算声信号不同时段的能量分配情况,发现两种信号截取近似计算导致声源级测量的误差分别为0.64 dB和0.53 dB。试验结果表明,给出的限制条件可用于指导爆炸声源级测量方案的设计,据此进行海上试验,可得到更准确的爆炸声源级。

深海声学应答释放器总体设计

目前,声学应答释放器是深海观测系统回收的主要装备,广泛用于海洋工程、国防建设等领域。主要阐述了目前国外声学释放器的发展情况和技术指标,并介绍了国家海洋技术中心自主研制的深海声学应答释放器的总体设计情况。

海洋水声调查及信号处理方法的研究

水声环境包括海洋中影响声信号传播的各种参数,传统上,这些参数的测量都是由从事水声及其设备研究的专业人员进行,而且需要许多实验室测量仪器,所以,一直被称为水声实验。就如何将海洋水声参数的测量工程化,实现多航次、大面积的高效率水声调查,对信号获取方法、信号分析与处理方法进行了探索性研究,并在专门的数据处理软件研制中,对提出的联合时频分析法进行了验证。