文档介绍：哈尔滨工程大学
硕士学位论文
矢量水听器低频校准装置研究
姓名:宋树平
申请学位级别:硕士
专业:电子与通信工程
指导教师:陈洪娟;郭林发
2012-06-15
摘要论文工作内容主要是针对自由场中矢量水听器低频校准的困难,利用驻波场理论进行了矢量水听器低频校准装置研究。论文对矢量水听器驻波场中的校准原理和圆筒状的、一端开的充液管中声场进行了分析。根据实际校准频率需要,设计了两只满足测量要求的校准管,计算分析了管中声场分布,特别是管中声压、振动加速度在不同频率随深度变化的关系,给出了矢量水听器的最佳校准深度。同时,对管中声场利用砑辛朔抡娣治觯治鼋峁装置最终实测结果得到了很好的吻合;分别设计了小校准腔中压电换能器阵和大校准腔中电动换能器,使其能在相应校准腔中形成稳定的、足够信噪比的平面驻波声场;论文还对矢量水听器的力学模型及测量介质对测量结果的影响进行了计算分析,结果表明采用不同的介质进行测量,矢量水听器的灵敏度变化不大,大约在左右。整个校准装置研制还包括了可以程控驱动的垂直回转机构设计、测量仪表的选配以及测量软件的最后,对整个校准装置进行了不确定分析。矢量水听器在两个校准腔中各进行了沃馗葱圆馐缘贸鲎爸玫腁类不确定度,并给出了嗖蝗范ǚ至苛斜恚铣勺爸的标准不确定度为,扩展不确定度为T谧爸猛瓿珊螅估霉防水声一级计量站的两只矢量水听器做标准对其进行了比对测量。比对测量结果,:矢量水听器低频校准矢量水听器低频佼准装置研究编写。驻波场
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矢量水听器低频校准装置研究
第绪论矢量水听器及其分类:矢量水听器的校准矢量水听器校准的困难和复杂性随着水声技术的发展,矢量传感器已经越来越多的应用于水声测量技术中,并逐渐器组成除矢量传感器铀俣却ǜ衅鳌⑽灰拼ǜ衅鳌⑸固荻却ǜ衅鞯外,还包括了声压传感器,这样,矢量水听器便可同时获得获得声场中某点处的标量、矢量实阏袼佟⒓铀俣取⑸固荻鹊信息。矢量水听器从原理上可分为压差式和同振式两大类。压差式矢量水听器是指对获得的声场中的两点间的声压做有限差分计算,从而得到两点声中心连线中点处的声压梯度。其设计制作一般与普通声压水听器无异,结构和工作原理都相对简单,缺点是其工作频带不宽,灵敏度也不高,低频和弱信号声场条件下,输出信噪比比较低,其应用范围受到相当程度的限制;同振式矢量水听器是指平均密度与所处媒质密度接近等于般为水介质那蚧蛑遄稣竦丛硕保湔穸群拖辔挥敕湃肭蛱寤蛟仓迩捌浼何中心处介质质点的振动幅度和相位相同,从而通过在球体或圆柱体内部放置振动传感器以获取介质中声场的质点振速、加速度或位移等矢量。同振式矢量水听器置于水下声场时,声波不直接作用在内部敏感元件上,而是在力的作用下矢量水听器的外壳先产生运动,然后弹性元件将这种运动传到内部振子上,而内部振子由于有一个足够大的质量块,因此其保持静止状态,这样就必然导致振动传感器内部敏感元件变形,从而产生电信号。同振式矢量水听器使用时需要采用弹簧悬挂在刚性框架内,势必带来不同程度的声场畸变,因此,尽管同振式矢量水听器技术稳定,灵敏度高,特别是低频指向性良好,但由于使用技术的复杂限制了其进一步发展。根据被测量不同可分为:振速水听器、加速度水昕器、位移水听器和声压梯度水听器等;根据敏感原件不同又可分为压电式、磁致伸缩式、电动杏式、电容驳式、电磁式以及光纤式水听器等,目前水声测量中广泛应用的主要是压电式矢量水听器。采用了矢量水听器作为声阵基元后,可以增加装备的作用距离,解决常规声压水听量的水声声压校准装置,用于矢量水听器的各类灵敏度和指向性的校准。常规声压型水听器的校准方法和装置,目前已相当成熟。目前国内外的声学计量中,应用于部队装备中。矢量传感器在水声工程中常称作矢量水听器。通常所说的矢量水听器声阵的“左右舷模糊”等问题,提高装备的战术技术指标。由于矢量水听器的工作原理、结构特性、性能指标等与常规的声压水听器差别比较大,已不适宜直接应用现有属于标第一章绪论.
国内外矢量水昕器校准技术现状均以声压作为声学中的基准量,以标准水听器作为水声计量的标准器,已得到普遍公认和采用。至今还未出现标准的矢量水听器曜颊袼偎鳌⒈曜忌固荻人鳌⒈准加速度计水听器等馐且蛭2蝗菀捉⒈曜嫉氖噶砍。T谧愎豢淼钠刀文冢其是在次声频段建立矢量场就更困难,甚至来说不可能。因此,矢量水昕器的校准存在较多的复杂性。具体来说,主要体现在以下几个方面:、振速等矢量参数对不同声场矫娌ā⑶蛎娌ǖ有区别。对于同一声源条件下的近场、远场,同种矢量也有不同的特征;。测量矢量水听器的基本特征参数绶怠⑾嗥怠⒎较蛐缘一般力求在远场条件下进行,但往往实际测量仪器仪表或设备乃至