换能器校准多路径信号建模技术研究

简要介绍了多路径信号建模技术的基本原理。水听器接收到的多路径声信号由一系列指数函数组成,通过数学变换推导得到多路径信号模型表达式,估算每个到达信号指数分量的频率、幅度和相位。由于多路径模型中第一个到达信号对应于直达信号,所以,感兴趣的参数是最先到达的稳态信号分量的幅度和相位。利用多路径信号建模技术得到换能器的发送电压响应,其测试结果与自由场稳态测试结果相比较,一致性很好,说明多路径建模技术是换能器低频校准的一个十分有效的方法。

换能器校准中的信号建模技术研究

为了在有限尺寸水域中校准低频换能器的声性能，提出了使用修正Prony方法对换能器发射的瞬态声信号进行建模，然后用模型参数恢复出稳态信号；并给出一种将信息论准则和辅助准则相结合的模型定阶方法，在实际水池测量试验中取得了满意的效果．

多路径信号建模在换能器校准中的应用

介绍了多路径信号建模技术,采用最小二乘法从接收的多路径信号中估计直达信号和各种反射信号的到达时间、频率、幅度、相位等各种参数。

换能器校准多路径信号建模技术的计算机模拟

简要介绍了多路径信号建模技术的基本原理和参数估计方法。参数估计采用最小平方误差算法。计算机模拟结果说明多路径信号建模技术在多路径信号参数估计上的优异性能。

基于虚拟仪器的水声校准系统的研制

为了提高水声换能器校准的自动化程度和精度,研制了一套基于虚拟仪器技术的八通道水声校准与分析系统。该系统运用模块化的设计思路,以工业控制计算机为硬件平台,由2块高速数据采集卡、2块宽带信号调理卡、1块程控信号源卡以及测量软件构成了校准分析系统;并应用了谱分析和扩展Prony方法测量水声信号幅度和相位;测试结果表明,该系统能够完成水声换能器参数的自动校准,一级校准误差小于±1dB,二级校准误差小于±1.5dB。

多波束声呐基阵一体化自校准方法

为了保证多波束测深系统的探测精度,在系统组装前需要对多阵元接收换能器基阵进行指向性测量和目标方位波束响应校准。针对常规方法中图像散焦问题存在的不足,本文提出了一种多波束声呐基阵一体化自校准方法,将换能器基阵和信号调理采集电路一体化测量,利用目标方位波束响应输出测量换能器基阵波束指向性。推导了阵元间距误差对测深结果产生的影响,采用聚焦波束形成技术,在小尺寸水池条件下开展校准实验研究。通过在水池中预先获得的方位波束角误差曲线,对多波束测深声呐外场实验数据进行了归位补偿,实现了多波束声呐基阵一体化自校准。实验结果表明:该方法能够保障多波束声呐的有效覆盖范围,具有较强的实用性和重要的工程应用价值与推广价值。

Schlieren成像和声场可视化

Schlieren技术是利用声场引起透明媒质光折射率的变化而实现声场可视化的光学成像技术。它具有对声场无干扰、快速、瞬态成像的特点。本文利用二维光学Fourier变换分析了Schlieren技术的成像原理,在采用连续激光和高速ICCD的Schlieren成像系统中,实验研究了平面波声场和线聚焦声场中换能器光学校准方法和声压的定量检测技术。发展声场瞬态和动态成像技术,观测了声波的聚焦过程和固-液界面的声场分布和变化。这些结果表明Schlieren技术是一种有效的声场可视化和定量检测的光学成像技术。