基于线性预测的虚拟阵元波束形成

常规波束形成方法在信号频率一定的情况下,为提高其分辨率,需要增大基阵孔径,这在实际工程运用中受到了一定的限制。文中提出了基于线性预测技术的虚拟阵元波束形成方法。该方法在有限尺度基阵的情况下,运用线性预测技术,根据已知阵元的接收数据,估计虚拟阵元上的接收数据,使基阵孔径在虚拟的意义上得到了扩大,从而实现了高指向性窄波束,提高了基阵的指向性指数。仿真实验表明了方法的有效性。     

小型化线列阵研究

介绍了一种小型化线列阵,阵结构与常规线列阵最大的不同在于阵元间距小于四分之一波长。通过理论分析和仿真计算优化了各阵元的最佳权系数,获得了良好的指向性,得到了实验的证明。小型化线列阵的指向性图具有四大特点：①单向性：仅在半空间出现一个轴对称的主波束,无栅瓣和次瓣。②端射特性：主波束出现在线阵的轴射方向。③超指向性：在阵的尺寸远小于二分之一波长条件下不仅可以获得良好的指向性图,并且波束宽度随阵元间距的减小而减小。④恒定束宽特性：在阵元间距小于八分之一波长条件下,波束宽度随频率变化非常平缓。这种小型化基阵也可用于大型基阵如拖曳阵和展开式体积阵的子基阵,进行低频宽带信号的检测。     

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；…     

一种简单的宽带基阵设计和处理方法

文章提供了一种简单的基阵设计和处理方法 ,这种方法利用 3个均匀子线阵 ,通过调整每个子阵的基本间距 ,来改变子阵的指向性函数 ,使得 1个子阵的指向性函数的栅瓣或旁瓣对应另 1个子阵指向性函数的零点 ,最后把 3个子阵的指向性函数相乘 ,得到总的指向性函数。由于 1个阵的指向性函数的零点抵消另 1个阵的指向性函数的栅瓣或旁瓣 ,这样可以得到比较好的指向性函数。因为 3个子阵的疏密程度不一 ,使得它们的栅瓣相互错开 ,因而特别适用于宽带信号     

利用阵元串并方式拓宽圆柱阵垂直波速宽度

在保证基阵增益变化不大条件下，通过调整阵元的串并组合方式增大基阵垂直波束宽度来拓宽圆柱阵的垂直观察范围，并用试验验证了此方法的可靠性和正确性。     

声对接阵阵元参数控制

提出对声对接阵阵元参数进行控制，以达到提高声对接阵系统精度的目的，并对由于阵元参数改变而引起对接基阵各个阵元之间的交叉耦合的影响以及阵元的近场声压进行了理论分析和计算机仿真计算，结果证明该方法是有效的。     

二维阵列换能器声辐射力分布的计算分析

利用角谱理论得到了圆形活塞换能器阵元组阵后作用在平面悬浮物体上的声辐射力分布公式。通过数值仿真,分析了换能器频率、阵元间距以及阵元数目对声辐射力分布的影响。计算结果表明,换能器组阵使得声辐射力分布的指向性变窄,强度增强;随着换能器频率的提高、阵元间距的增大以及阵元数目的增多,声辐射力分布的主瓣更尖锐,但阵元间距的增大会使声辐射力分布的旁瓣增高。为了改善声辐射力的空间分布,采用伪逆矩阵算法,以能量增益为目标函数,通过调节换能器阵元表面振动速度的幅值和相位来形成多焦点的声辐射力分布,为阵列换能器声辐射力分布的调控和声悬浮稳定性的研究提供帮助。     

宽带水声参量阵指向性设计与实验验证

利用宽带水声参量阵可产生高指向性宽带低频声束,推导了宽带水声参量阵生成低频声束的自解调理论模型,对其换能器指向性进行了分析与设计,并研制出了宽带水声参量阵样机。测试结果表明：该样机产成的2 kHz声束的-3 dB指向性锐角约为2.6°,具有很好的指向性,且旁瓣抑制效果好,能够产生无旁瓣的高指向性低频声束。这为解决浅海水声通信的多途干扰、远程水声保密通信等问题提供了一条新思路。     

用于爆炸声研究的宽带水听器阵

在利用爆炸声源的水声研究工作中,为了达到抗噪声和(或)得到方位信息的目的,有时需要利用有指向性的接收单元。本报告就是涉及有此种应用的宽带水听器阵的设计和实现问题的。然而,由于本报告的大部分讨论是一般性的,因而可以应用于声学、地震学以及电磁学中的任何一种宽带接收阵。所要求的性能指标可以大略地描述如下:(1)基阵在整个工作频带内应具有"好的"指向性。     

按指向性因数部分值确定基阵指向性指数

本文给出了一种按指向性因数的部分值经过严格数学处理求得实际基阵(real array)指向性指数的方法。特别指出复合阵的指向性指数并不是互相垂直的两个子阵的指向性指数的平均值。比较实例的理论计算和测试数据表明,这种处理方法是正确的和行之有效的。     

水听器的在线性能

水听器的在线性能包括水听器的在线指向性和在线灵敏度,所谓“在线”性能是指包括了基阵架在内的整个水听器基阵的实际工作性能。基阵架的结构和障板配置的一同会得到不同的在线性能。本文分析和计算了圆柱阵一个单条水听器的指向性和灵敏度。     

基于最小一乘的虚拟阵元波束形成仿真研究

水下多波束成像系统成像质量的关键主要在于波束形成的质量。在信号频率一定时,常规相移波束形成只有通过增加基阵的孔径来得到更窄的波束,但是在有限的应用条件下,这种方法又受到实际工程的限制。因此,提出一种基于最小一乘估计的虚拟阵元波束形成方法。在低信噪比的情况下,利用最小一乘估计的稳健性可以得到更加准确的估计信号,从而在不增加基阵尺寸的情况下获得更窄和抗干扰性更强的波束,提高阵增益和声呐图像的角度分辨率。通过Matlab仿真并与其他方法比较验证,证明了上述方法的优越性。     

倒圆台阵基元损坏情况对其技术和战术性能影响分析

以指向性函数一般表达式为基础，通过把倒圆台阵有基元损坏的情况转化为加权系数，得出其空间指向性函数和水平指向性；仿真分析了倒圆台阵基元损坏个数和位置对声纳空间指向性和水平指向性的影响，以及在一定环境下对声纳作用距离的影响，从而得出基元损坏达到何种程度时基阵的技战术性能不再符合要求的意见。     

大尺寸发射换能器基阵指向性指数的远场测量

利用常规的远场测量技术和确定采样间隔的“九点采样法”,在4π立体空间内对大尺寸换能器基阵指向性函数进行采样,用计算机计算了它的指向性指数。按照该方法给出了一个圆柱扇面发射阵指向性指数的实测例子。结果表明,用两种采样间隔测量、计算得到的指向性指数值相差不到0.1dB     

单个矢量水听器空间处理增益分析

本文把单个矢量水听器看做传统意义上的一个声压阵,进行了常规波束形成和乘积波束形成.对照声压阵的阵增益形式,对单个矢量水听器的空间处理增益进行了理论上的分析.文中给出了白噪声背景下和球形各向同性噪声背景下单个矢量水听器的阵增益计算公式.理论分析表明,在一定的组合方式下,一个矢量水听器比一个声压水听器最大可有7.8dB的空间增益.可以形成单边指向性,克服水听器成阵后的左右模糊问题.这些都说明矢量水听器有极大的工程应用价值.     

北师大多功能教研厅扩声系统改造

依据电声建声互补理论,把建声特性、扬声器指向性、传声器指向性、STIPA的设计技巧、精心施工与调试相结合,解决了传声增益难题,实现了模拟课堂、会议系统的扩声、录音,还增加了文艺演出及多声道影院重放功能。     

声学基阵波束性能仿真与分析

声学基阵的波束指向性函数具有统一的表达式,运用符号运算的方法,可得到任意阵型声学基阵的波束指向图.论文在仿真计算几类代表性阵型波束图的基础上,以柔性垂直阵为例进一步分析了工程实际中基阵的波束性能.在拉伸作用下和海流作用下基阵波束性能会发生变化,阵元间距与波长比可根据主旁瓣比及栅瓣控制要求进行限制,阵的配重可根据阵弯曲后波束性能的变化进行设计.     

矢量水听器阵列虚拟阵元波束形成

在信号频率一定的情况下,常规波束形成方法需要通过增大基阵孔径来提高目标方位的估计精度,但这会受到实际工程应用的限制。在研究矢量水听器波束形成的基础上,提出了基于Taylor级数展开的虚拟阵元波束形成方法。该方法针对有限尺度双十字阵型的矢量水听器基阵,根据已知阵元接收的数据,运用Taylor级数展开方法估计虚拟阵元上的接收数据,使基阵孔径在虚拟意义上得以扩大。从而改善了阵列的波束性能,窄化主瓣和抑制旁瓣,实现了空间分辨率的提高。仿真和试验数据结果证明了该方法的有效性。     

换能器组阵对声场指向性的影响

根据点声源的声场指向性函数,推导出了考虑换能器振动面积时单个超声波换能器的指向性函数和由其组成的矩形阵列的指向性函数,研究了单个超声波换能器和其组成阵列的指向性。计算分析了阵元面积、阵元间距及阵元数目对超声波换能器阵列指向性的影响,为高指向性噪声的控制和声武器对抗提供帮助。     

水声基阵波束图分析与优化设计软件

介绍西北工业大学开发的水声基阵波束分析与优化设计软件.该软件针对给定的基阵形式,可以设计期望的波束图,然后通过优化方法获得最优的波束形成权系数.同时软件还可以分析水声基阵的常规波束图和最优波束图,并计算波束图的主瓣宽度、旁瓣级、栅瓣位置、指向性指数等主要指标.软件中考虑的基阵形式主要有直线阵、圆阵、圆柱阵、平面阵、球阵、体积阵等.本软件的有效性通过波束优化设计与分析实例得到了验证.