矩形换能器参量阵近场声场研究

采用参量阵探测海底掩埋物体时,常常碰到的是浅海情况.此时参量阵在近场就被海底界面截断,因此声纳指标的设计常常必须考虑参量阵近场的特性.通常探掩埋物的声纳都采用矩形阵,因此本文主要讨论矩形换能器的参量阵近场.     

远程侧扫声纳的一些最近结果

侧扫声纳是一种研究海底的技术,它与其它地球物理学的方法相结合,利用记录和显示斜入射角下的海底混响来研究海底。声纳换能器设计成水平束宽为1.5到2.5度,垂直束宽稍大,约10到15度。它安装在对于横摇和艏摇足够稳定的载体上,载体在与主波束成直角的方向曳航。在规则的间隔内发射声脉冲,相邻发射之间记录混响。主波束由水平方向向下倾斜,以便以掠入射角击中海底。发射脉冲的带宽由需要的距离分辨率支配。     

干涉合成孔径声纳海试样机研制与试验

介绍了干涉合成孔径声纳海试样机的研制情况,重点阐述了其中的主要关键技术：实时干涉信号处理技术、高稳定性拖曳体设计以及高幅相一致性基阵设计,并给出了干涉合成孔径声纳的湖试和海试成像结果。结果表明：干涉合成孔径声纳海试样机系统稳定可靠,成功获取了海底的高精度数字高程图,距离分辨率达到2．5cm,方位分辨率达到5cm,高程测量精度约为0．15m。     

200～800Hz低频、宽带、全向、大功率轻质水下换能器

该换能器由声纳技术国防科技重点实验室研制。具有低频、宽带、无指向性、大功率和轻质等特点。可以应用于潜艇和水面舰船噪声模拟、声纳性能检测、甚低频水声试验、海洋远程水声通信、海底资源探测和地质研究等领域。性能参数见表1。还可根据需要,开发频率更高或更低的同类低频换能器,以及设计合适的外形和吊装结构。     

声纳换能器的新进展

换能器对整个声纳系统的性能有很大影响。随着科学技术的迅速发展，水声换能器在分析方法、设计理论、材料和制作技术上都有了很大的发展，从而使换能器性能有了很大提高。超磁致伸缩稀土换能器、高性能电致伸缩陶瓷换能器、压电复合材料换能器、矢量水听器、低频大面积PVDF水听器、光纤水听器等是当前换能器研究的热点。文章回顾了20世纪80年代以来，以上几种换能器的最新进展情况。     

带声匹配板的Tonpilz压电水声换能器

1.引 言 宽带大功率水声换能器由于具有优良的脉冲响应特性,且能够接收和发射各种信号,它已不仅是高分辨力声纳的关键部件,而且已成为水下通信系统必不可少的关键部件。 本文所述的换能器是附加有声匹配板的Tonpilz换能器(Tonpilz换能器即串并联电路机械模拟换能器—译注),它是根据多模式滤波器合成理论设计的。我们用这种方法     

英国舰用和潜用声纳的最新发展

英国海军研究机构是世界上领先的水下应用研究机构之一。它得到能够研制和供应声纳系统的所有部份(包括换能器、拖曳基阵、数字信号处理、数据处理、显示设备、机械结构等)的国内工业的支持和补充,并不断在声纳领域推出新技术,提供新设备。本文根据英国军用声纳近期发展计划(包括出口声纳的安排),简介其舰用和潜用声纳的最新发展,并初步分析其发展特点。     

一款高频弧形换能器

多波束图像声纳广泛应用于水下工程实施、浅海地貌测绘、蛙人和水雷等水下小目标的探测识别,高频弧形换能器是多波束图像声纳的重要组成部分,用于发射高频宽波束声波.通过理论公式计算了宽波束高频弧形换能器的指向性图,分析了指向性特征：主波束内存在连续的震荡起伏,震荡幅度由中心向两侧逐渐增大,在波束边缘处出现最大值,波束中心幅值比最大值减小1~2 dB左右.采用1-3型压电复合材料,研制了一款宽波束发射的高频弧形换能器,换能器谐振频率为440 kHz,最大发送电压响应为162 dB,-5 dB水平开角为107o,-3 dB垂直开角为26o,可应用于多波束图像声纳.     

数字计算式被动声纳系统

介绍了一种以换能器阵、计算分机和显示器为硬件基础、以各基元输出的采样值为运算对象,通过数字计算和程序作业完成观测使命的数字计算式被动声纳系统。就线状和环状换能器阵给出了方向角计算公式及测向、扫描、跟踪等观测作业算法。     

海底沉积物岩芯横向声学测量系统的标定

水平轴向测量技术相对成熟,但较难获取海底沉积物的无扰动分层声学特性,采用横向测量技术可以解决这一问题。文章研究了海底沉积物岩芯横向测量技术,将水作为海底沉积物测量的参考标准,进行测量系统的标定。提出了等效换能器的概念,将样品以外的声传播介质整合成等效换能器的一部分,标定测量等效换能器声延时和声传播初始能量。以水为标准介质,分别采用33、80、100 kHz三种频率的声学换能器,以及75、90、110 mm三种管径的聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride,PVC),测量所得的水中的声速与标准计算水中的声速具有一致性,其中以采用80 kHz频率声学换能器和90 mm管径PVC管测量时的声速误差最小,选用此状态进行标定,得出当隔水耦合测量法换能器相对距离为142.02 mm时,标定的等效换能器声延时为45.88±0.08 μs,等效换能器声传播初始能量(以接收换能器的接收电压表示)为0.86±0.03 V。应用标定的等效换能器声延时和声传播初始能量测量海底沉积物。计算得到声速和声衰减系数符合黏土质粉砂的声学特性。     

多波束测深声纳技术研究新进展

多波束测深声纳已成为国内外海洋科学研究、海底资源开发、海洋工程建设等海洋活动中最主要的海洋调查勘测仪器之一。以多波束测深声纳为对象,详细介绍了国内外多波束测深声纳产品的发展情况,重点阐述了代表当前多波束测深声纳发展趋势的超宽覆盖、高分辨、高精度、多功能一体化探测等核心技术的研究进展,最后结合实际的海底地形地貌探测需求,给出了多波束测深声纳技术未来发展的展望。     

多频海底声学原位测试系统在海水中的声源响应及子波分析

多频海底声学原位测试系统是国家海洋局第二海洋研究所自行研制的海底声学原位测试系统。利用声源换能器的等效电路,分析了声源换能器输入终端输入脉冲与输出接收脉冲之间的关系。将系统的低频声源等效为一定半径的球形声源,确定了系统在15kHz时在试验海域海水中的声源换能器的角频率响应和输出回路品质因子。计算了系统理论接收脉冲,结果表明输出接收脉冲并非输入脉冲的简单复制。并与实测接收脉冲进行了比对,理论接受脉冲与实测脉冲在细节上达到了很好的匹配,说明本文确定的各响应参数很好的代表了本系统在海水中的声源响应。     

靠岸声纳换能器的设计改进

光定位靠岸声纳设各的出现，对常规的靠岸声纳产生了巨大的冲击，因此有必要对现有的靠岸声纳设各进行改进以适应市场发展的需求。本文对现有的一种国产靠岸声纳改进作了简介，并对改进前后声纳换能器的性能作了详细的对比，测试数据表明达到了预期的目的。     

探索弯曲圆盘换能器在水声对抗设备中的应用

１使用条件和研制目标用于对抗声纳的水声对抗设备，总希望其声学系统工作“带宽”越宽，下限工作频率越低越好，以便尽可能复盖各种声纳的工作频率。然而由于潜艇空间的限制，水声对抗设备的尺寸十分有限，要求换能器系统的径向尺寸不能大于１８０ｍｍ，重量约７．５ｋｇ。对抗设备的电源也很有限，对那些需加大偏置电流才能工作的换能材料也无法承受。此外，其最大工作水深为３００ｍ。我们已对一种自由浸没式切向极化圆环做了一些研究，最近我们又对弯曲圆盘换能器做了一些探索。大家知道，在同样尺寸和重量条件下，弯曲圆盘换能器能够获…     

浅水多波束技术在海底目标探测中的应用

1引言 多波束系统[1]是海底探测类声纳的最新形式之一.与传统的单波束测深仪相比,多波束系统具有测量范围大、速度快、分辨率高的特点,从而使海底地形测量技术发展到一个较高的水平.我国从20世纪90年代开始陆续从国外引进多套多波束测深系统,分别应用于海道测量、海洋工程测量、海洋划界测量、海洋资源调查等多个领域[2],在国民经济建设中发挥了重要作用.     

收发分置式声纳系统混响仿真方法

给出了收发分置式声纳系统混响的一种仿真方法,首先推导出收发分置式声纳系统的体积混响、海面混响、海底混响的等效平面波混响级公式,并由等效平面波混响级公式计算出平均声强度衰减规律,与由声线法计算平均声强度衰减规律相比,仿真实现时计算更简单。并对仿真结果进行了平均混响强度衰减规律分析和统计特性与时间相关特性检验,与理论值相比较具有一致性,为收发分置式声纳系统的目标检测、信息传输技术研究提供理论依据。     

主动式多卜勒声纳的自适应波束形成

本文考虑在一个移动的运载体上主动式声纳系统发射长连续波脉冲的情况下,降低混响的问题。在WTI(动目标显示)雷达中,可认为杂乱回波在给定的多卜勒单元内是从一确定的方位上来的。与此情况有些不同的是,在主动式多卜勒处理声纳中混响在角度范围上是扩展了,主要因为散射体、波浪以及其他同类的东西都是在运动着。因此,抑制混响就需要接收机的指向性图具有更宽的零点。本文将从保持主瓣的约束条件下使波束形成器总的输出功率最小的观点出发,讨论基阵最佳化的基本问题。混响噪声场的协方差矩阵可以根据波浪运动所引起的扩展的经验结果以及接收换能器的几何特性来模造。由这些理想化的模型,计算并画出在各种不同的多卜勒频率单元、运载体速度与海况条件下最佳化的基阵响应图。其次,对实际换能器作了测量,在考虑到换能器本身的局限性的情况下,检验了自适应波束形成的实际性能。由于换能器响应图的不理想,影响了整体响应最佳化的程度,在这方面有一些结论。这些结论表明,有可能改进主动式换能器的设计。这对于在主动式声纳中充分发挥最佳与自适应技术的作用是很必要的。     

新型换能器材料--单晶的研究进展及其应用

本文简介了单晶材料的研究历史,发展过程.重点论述了近几年国内外单晶材料研究的实质性进展,特别是换能器应用的新成就.通过对驰豫型单晶材料的性能分析,期望在声纳换能器、医用超声换能器、成像技术、无损检验以及振动控制等技术应用领域不断有新的突破.     

朗之万换能器振动模式的有限元三维分析

本文主要运用3D有限元分析方法来分析应用于水下声纳的朗之万换能器的振动模式,频率从40KHz-160KHz.限于篇幅,本文只从理论计算上分析了以下三种情况即换能器总长度大于其直径;换能器总长度与其直径相当;换能器的总长度小于其直径.计算结果显示出换能器纵向振动与径向振动两种模式的情况以及其耦合情况,并且表明在实际应用中可以采用激励压电片的直径大于或等于换能器的纵向长度的这种情况.     

混响谱分析

夏季,由于向下的折射,固定在船身上的声纳系统的检测距离将大大减小。无论提高发射功率或引进种种繁复的信号处理方法都不能使之得到有效的改善,但是把换能器从船身的深度移到100米或更深的深度,则检测距离能够增大。