关于参量阵声源阵长的讨论

针对目前常用的有效阵长来估算参量阵阵长所得的结果与实际测量得到结果有较大误差的情况,提出了通过KZK(Khokhlov-Zabolotskaya-Kuznetsov)方程的数值计算来得到差频声场的声源级,再由声源级来判断参量阵的形成情况,从而计算得到阵长。针对扩散限制阵的情况进行了仿真,并对计算得到的阵长通过水池实验测量结果验证了数值计算方法的正确性。分析了有效阵长计算结果与实验测量结果间误差太大,但是KZK方程数值计算的结果与测量结果一致的原因。最后对同一换能器在不同发射电压下的参量阵阵长的变化做了对比分析。     

小型综合平面声呐阵的研制

一、概况 本文所介绍的小型综合平面声呐阵是测深测潜测波测冰综合检测声响中的一个必不可少的重要部件。本声呐阵的主要特点是小型多功能。根据总体方案设计要求,水下声呐阵共分两大系统:(一)高频测潜测波测冰收发系统及(二)高低频合一测深收发系统。此综合检测声响对两个声系统的指向性开角及发射功率均有特定的要求。如对系统(一),-3dB开角测波时为窄波束而测潜测冰时为宽波束;对系统(二),-3dB开角均为宽波束,并要求发射功率分档选择可调。所以,声呐阵的结构设计在本研制项目中尤为重要。 为了满足总体设计方案要求,对系统(一)我们采用…     

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。     

随机相幅误差对舷侧阵MVDR波束形成器阵增益的影响

舷侧阵正常工作时,由于海洋环境比较复杂,以及每路水听器通道的传输特性不完全一致,使舷侧阵每一个水听器输出信号的相位和幅度叠加了一个随机误差。在作MVDR自适应波束形成时,该随机误差的存在将影响到基阵的阵增益,降低检测能力。仿真结果表明:幅度和相位误差的存在会降低MVDR波束形成器的阵增益,两类误差越大,阵增益就越小;输入信噪比越高,MVDR波数形成器的阵增益就越小。文中从统计学角度分析了随机相幅误差对协方差矩阵的影响,然后通过数值仿真得到阵增益的变化规律。     

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。     

聚焦参量阵原频声场抑制方法的研究

在近距离海底底质原位探测中,使用多阵元聚焦技术能弥补参量阵中差频信号能量较低的不足,但也会使得声焦点处的原频信号能量过高,导致接收系统信号波形限幅,引起波形失真,此外在声场测量时也容易造成传感器损坏.基于KZK(Khokhlov-Zabolotskaya-Kuznetsov)方程和Berktay包络自解调理论,以声焦点...     

一种声学参量阵的研究

对参量阵激励信号进行了分析设计,并通过参量阵样品的实际测量,对不同激励信号下参量阵自解调声场的特性进行了验证,结果表明:单边带调幅信号输入时声场的谐波幅度较双边带调幅信号输入时的谐波幅度小,并且差频波声源级高;参量阵在相同激励信号下,差频波声源级随输入功率的增大而迅速增大,但功率太大可能会导致功率放大器产生非线性作用,从而增大谐波幅度。     

改进的多子阵双站合成孔径声纳成像算法

在常规单站SAS系统中,多子阵技术是提高测绘率的一个有效方法,针对发射站固定的双站SAS模型,多子阵技术同样可以用来解决测绘率与降空间采样率的矛盾,但是当"停-走-停"假设不再成立时,将引入相位误差项,降低双站SAS的成像质量,针对该问题在原有多子阵逐点成像算法的基础上,研究了发射站固定的双站SAS基阵运动引起的相位误差,提出了多子阵双站合成孔径声纳带相位补偿的逐点成像算法,在建立多子阵双站SAS数学模型的同时,形成了新的多子阵双站SAS系统方案设计。并给出了改进的波束形成逐点算法和仿真实验。改进的逐点算法并未改进运算量大小,新方法能够改善成像效果,仿真实验验证了该方法的有效性。多子阵双站合成孔径声纳成像的逐线算法有待进一步研究。     

估算实际阵指向性指数的一种简捷方法

本文给出一种估算实际阵(real array)指向性指数的简捷方法。这一方法只需预先对所设计阵的指向性进行计算机辅助设计计算和通过试验测得阵的水平波束和垂直波束宽度,它同其它估算方法相比更简单、更便捷、更实际。     

混凝土结构健康检测的声发射圆阵波束形成仿真分析

采用了声发射(Acoustic Emission,AE)均匀圆阵并分析其波束形成特性,通过仿真分析了阵元数目及声发射模拟信号频率的变化对波束模式的影响.结果表明,当频率不变,阵元数目为4~32时,随着阵元数目的增加,角分辨率保持不变,最高旁瓣降低,可达-8 dB左右.混凝土结构内部缺陷声发射信号的超声频段一般在25~200 kHz,当阵元数目不变时,随着频率的升高,角分辨率随之升高,最高旁瓣也随之增大.另外,文中提出如何设计一个性能相对稳定的阵列,并通过从噪声信号中提取有用信号的实例说明声发射均匀圆阵空间匹配滤波性能.     

基于参量阵系统的神经网络PID逆控制及仿真研究

针对参量阵系统这样一个强非线性声学系统的声音输出扭曲问题,提出了神经网络自适应逆控制策略。首先介绍了参量阵系统的逆模型,并由参量系统模型和它的逆模型构成一个伪线性系统。控制系统中的BP网络自适应调节PID（ProportionalIntegralDerivative）的三个控制参数,并利用PID控制参量阵系统。通过对MATLAB建立的复合逆控制模型进行仿真研究。仿真结果表明：神经网络PID控制具有较高的控制精度和适应性,可以获得良好的控制效果。     

主动声呐阵元信号监测仪系统的开发

介绍了一种基于信号处理机的主动声呐阵元信号监测仪系统,该系统具有基阵阵元测试、声学谱级测量、指向性测量、幅相一致性测量和混响级测量等功能。首先介绍了该系统的硬件平台、软件平台及主要功能,之后详细介绍各主要模块的设计流程及实现,最后给出实录信号分析结果,应用情况表明该系统稳定可靠,使用便捷,功能全面,可明显提高主动声呐设备的研发速度和试验的效率。     

高频声呐阵高声强发射声非线性传播特性的研究

本文介绍了高频声呐阵高声强发射声非线性传播的理论与实验研究，揭示了高声强下高频非线性传播现象中的一些规律，给出了一些有意义的结果。     

介质扰动对声波的调制效应-参量接收阵及其他

文章从Lighthill方程出发,对介质扰动产生声传播非线性效应的国内、外研究情况进行了综述性介绍,重点介绍声波在被声场中同时存在的另一声波所扰动的介质中传播而产生的所谓“声散射声”现象,特别是由此而衍生的参量接收阵的理论、试验以及应用情况。绝大多数关于参量接收阵的理论和实验研究,都是着眼于其在小的径向(垂直于声传播方向)孔径条件下实现低频窄波束接收的特性,但这篇文章主要关注利用参量接收阵实现低频高增益接收的理论和试验研究;除重点介绍了国内、外的试验情况外,还特别关注将参量接收阵进行工程应用时面临的关键技术难点以及可能的解决思路。此外,文章还针对另一种介质扰动对声传播的调制效应,即“流散射声”,以及国外与此有关的工程应用、特别是苏联进行的号称超远程探潜应用进行了介绍和分析。     

一种声呐用多通道相控扫描信号源的设计

随着声呐技术的发展,基阵发射波形也多种多样。为了适应这种多样化的需求,设计了一种可编程的多通道相控扫描信号源。该信号源采用数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)和现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)结合的方式,应用DSP计算各个波束的波形数据及其各通道的延时,应用FPGA的精确延时形成各个波束。该设计指向精度高,可生成任意信号波形,任意配置波束组合,可下载并存储预成波形,对波形加窗函数,可实时对延时进行补偿和校准,并能够多个信号源协同工作。在实际应用中得到了成功验证,具有很大的改进潜力和广阔的应用前景。     

声呐阵远场空间指向性的近场测量法

阐述用近场法(赫姆霍兹积分法)在换能器和声呐阵的近场进行测量并推算它们的远场指向性的基本原理。以实例说明,用不同的近场测量面测量圆柱形声呐阵的指向性,能够得到令人满意的结果。     

电磁轨道发射过程中电枢运动特性参量的一种简捷算法

在介绍了电磁轨道发射装置发射过程模拟方法的基础上, 将电枢位移x(t) 、电枢速度v(t)等变量视为独立函数, 给出了发射过程中回路电流#em/em#(t) 的解析表达式。基于回路电流#em/em#(t) 、电枢位移x(t) 、电枢速度v(t)和电枢加速度a(t) 的基本方程, 提出了电磁轨道发射过程中电枢运动特性参量的一种简捷算法, 给出了该算法的流程图, 并指出了时间步长和收敛准则的确定方法。该算法可以移植到任何具备二次开发平台的有限元软件之中。通过电磁轨道发射装置的计算实例, 表明了该算法的有效性和可靠性。     

基于参量阵双通道信息的富钴结壳高精度测厚算法

富钴结壳作为一种重要的海底矿产资源,在工业生产中有着重要应用,具有潜在的开采价值,富钴结壳的厚度是评估开采矿区资源量的重要指标.论文基于原位参量探测器测量富钴结壳厚度,探测器向结壳垂直发射调制信号,并接收返回的原频、差频双通道回波信号,分别提取两个回波信号的包络,然后提取回波信号峰值点的到达时刻,采用时延差法测量结壳厚...     

一种参量阵驱鸟设备的声学测试及评价研究

民用航空的安全保障和民用机场的安全管理是国家高度重视的工作,为保障航空安全的需求,对民用机场鸟击的防范工作也提出更高的要求。面对此问题,中国测试技术研究院声学研究所针对不同类型的声波驱鸟产品、远距离定向声波驱鸟系统等进行声学性能的测试及分析研究。该文重点介绍一种基于参量阵技术驱鸟设备的声学测试,测试基于与委托方达成共识的自编测试作业指导书,采用全消声室自由场环境和实际工况现场环境两套方案,最后针对其声压级、辐射指向性、工况声衰减特性等指标给出评价效果,证明该基于参量阵技术驱鸟设备的声学性能能够满足委托方的基本使用需求。