声参量换能器阵的研制

为了实现水下掩埋目标的三维探测和满足海底地质调查的需要，我们已成功地研制了用于Ｄ＆Ｚ－１声参量多频海底测绘系统的声参量阵。在我国东海和澳大利亚悉尼港的实验中得到了非常满意的结果。声参量阵在低频段能形成高指向性，小旁瓣及宽频带声辐射，它与同频率的线性发射阵相比具有体积小，重量轻等优点。该基阵内的振子采用了半波长复合棒换能器。整个基阵由聚氨脂密封。辐射面是带匹配层的矩形平面，所以本基阵具有：（１）电声转换效率高；（２）振子承受功率的能力大，在短脉冲条件（＜１ｍｓ）下，辐射声强可达１２．５Ｗ／ｃｍ２；…     

参量阵声纳的新应用分析

介绍了近几年国外参量阵技术在浅海探测声纳、吊放声纳、鱼雷自导声纳、浅海水声通讯等方面的应用进展情况。针对频率为30kHz的线性小目标探测声纳,对原频90kHz、差频30kHz的非线性参量阵进行了性能估算,结果表明,参量阵声纳在高混响背景下探测小目标的性能优于线性声纳。文章还分析了参量阵声纳的新应用所面临的一些技术难点,给出了一种相对简单的宽带参量阵的实现方法。     

不同波束形成的参量阵近场比较

文章采用KZK方程数值求解均匀平面阵,聚焦阵及非衍射阵形成的参量阵波束近场声场,比较了不同波束声轴上的原、差叔声压级及声截面。     

接收换能器非线性理论研究

一、接收换能器非 线性理论研究 在一般的声学问题中,人们总是将换能器视为线性器件。即作用于换能器表面的声压和换能器两端的开路电压呈线性关系。但是在非线性声学中、由于参量阵的工作频率向低频方向的发展以及参量阵近场应用研究的展开,换能器的非线性效应也就比较明显了,它直接影响和干扰了实验测量结果。例如,在参量发射阵的近场实验中,由于水听器距发射换能器较近,因此,此时原频衰减很小,作用于水听器的原频声波很强,而参量发射阵作为一种“虚端射阵”当阵长较短时,水介质非线性形成的差频信号未能经过足够的累加,因为差频信号很弱,…     

不同媒介中的参量阵近场声场研究

在众多描述非线性声波传播的理论模型中,KZK方程能够准确地描述有限振幅声波传播的衍射、吸收及非线性效应,对求解参量阵近场声场有着明显的优势,因而成为描述非线性声场最为精确的方程之一。从KZK方程的频域求解出发,利用二阶对角隐式龙哥库塔法(second-order Diagonal Implicit Runge-Kutta,DIRK2)和Crank-Nicolson有限差分法(Crank-Nicolson Finite Difference,CNFD)相结合的有限差分算法,对在不同媒介中传播的参量阵近场声场特性进行研究,旨在对参量阵能量累积过程有进一步的理解,为参量阵转换效率的提高提供初步的探索,为参量阵的进一步工程应用提供相应的理论指导。     

水下近场目标声探测系统设计研究

为对水下近场目标进行定位和识别,设计了一种小型水下近场目标声探测系统。该系统采用水听器十字阵对目标进行被动方位估计和主动声纳测距相结合的工作方式。为验证声纳探测系统设计的可行性,设计了一个水下目标方位估计的水池实验,该实验系统利用LabVIEW便捷的数据采集和存储功能及MATLAB对算法的强大仿真能力,方便地实现了对水声信号的采集和分析。这种探测系统的设计可为水听器布阵和相关算法的选择提供参考。     

参量相控发射阵的研制

本文介绍参量阵在信息传送、水下电话、海底剖面测量等应用的近年发展,以及参量相控发射阵在提高参量声呐性能方面的潜力:阐述矩形参量相控发射阵的设计和性能计算,给出测试结果。所研制阵的两个原频声波频率分别为f_L=41～45kHz,f_H=46～49kHz。差频声波频率f_N=3～8kHz。波束宽度θ_(-3dB)=6.7°,随f_s变化很小。在f_s=7kHz时,差频声源级SL_s超过186dB,参量增益G约为-41dB。在相控信号激励下,差频波束与原频波束同步扫描,在相控角θ_0不大时(θ_0≤12°),θ_(-3dB)几乎不随θ_0变化,当θ_0=12°时,SL_s平均下降2.2dB,可满足多波束发射的需要。     

一种被动拖曳声纳阵列信号模拟器设计

声纳基阵信号模拟器是一种实用的可仿真实际检测目标及使用环境的阵元级信号发生器。设计的被动拖曳声纳阵列信号模拟器,仿真了拖曳阵的拖船干扰时域信号和空间传播特性、目标辐射信号以及环境噪声。通过预设定拖船干扰宽带功率谱,以AR模型拟合该功率谱,利用海底、海面对声场的一次反射作用仿真了拖船干扰的空间多途信道。采用插值滤波器,解决了宽带信号阵元间延时的时延精确控制问题。     

海底声学探测与底质识别技术的新进展

文章介绍了海底声学探测与底质识别技术的现状及最新进展.重点介绍线性调频声呐(CHIRP)技术和非线性调频声呐技术(参量阵声呐)在海底沉积层结构、海底地形地貌探测及其在海底沉积物的底质属性分类识别方面的应用.并简要介绍国内外在线性和非线性调频声呐技术及用于沉积物属性识别方面的最新专利技术或最新进展.     

基于辅助阵元校正法的柔性阵列阵元位置校正

本文介绍了两种用于校正大型柔性声纳阵列的阵元位置的方法。在阵列进行海底铺设后,阵元位置的不确定,会大大降低声纳搜索方位的性能。辅助阵元校正方法考虑使用阵上较短距离间隔的阵元作为辅助阵元来对信号到达角和阵元相对相位同时进行估计。并从至少两组不同方位声源点测得的数据,获得阵元的相对坐标位置,得到阵形。为了保证校正的有效性,我们比较了这两种辅助阵元校正方法,通过大量的仿真试验比较它们对辅助阵元误差扰动的敏感度,并选择了宽容性较好的MUSIC辅助阵元方法进行了实际的海上试验。