发射换能器带障板特性分析

对发射换能器带障板的声场特性进行了分析,对两种类型的发射换能器带障板的增益进行了计算,并实际加以测试。障板增益在换能器工作频段内存在一个凹点(即较大负增益),随着安装距离的增大,凹点对应的频率逐渐下移,换能器在凹点频率的指向性得到展宽。适当的应用反声障板,可以起到改善发射换能器的指向性,调节发送电压响应等作用。     

声障板对圆柱换能器轴向波束抑制技术研究

文章研究了声障板对圆柱换能器轴向波束抑制特性。利用有限元仿真方法建立了带轴向反声障板的圆柱形换能器的水中模型,通过改变障板距离圆柱形换能器的相对距离、直径等参数,探索了障板对圆柱形换能器轴向波束的抑制效果,并实际制作了带轴向障板的圆柱形换能器。结果表明:有限元仿真计算结果与试验测试结果吻合较好,利用障板技术可以有效地抑制圆柱换能器轴向声压。     

一种上半空间指向性的水声发射换能器结构设计

本文讨论了一种具有上半空间指向性的水声发射换能器的结构,采用半液腔压电圆管换能器实现了上半空间指向性,在换能器结构中采用吸声锥形障板加反声障柱的方法,实现换能器的垂直向上的窄波束指向性。同时也提高了测量装备在边收边发方式下的声隔离度,有效抑制了收发换能器间的声串漏。通过对实物测试,系统声学收发隔离效果达到35d B以上,该换能器结构设计的有效性得到了验证,并将在装备研制中得到应用。     

球形障板对矢量水听器接收性能的影响

矢量水听器可以同步共点测量声场空间一点处的声压和质点振速的各个分量,因此其被广泛应用于水声测量、探测、通信等领域。矢量水听器在水声测量的应用中会受到安装载体散射声场的影响,而这种载体可以看作为障板,由于障板的存在使散射声场的分布发生改变,以及矢量水听器的接收性能下降。仅以绝对硬边界为例,对球形障板的散射声场进行了理论计算和仿真分析。并且对带障板条件下矢量水听器的接收指向性的变化进行了仿真研究。结果显示,从散射声场分布图可以直观看出声场发生的变化,矢量水听器的接收性能变化与障板的尺寸、与障板距离远近、声波发射频率等因素有关。     

复杂边界条件下矢量传感器的指向性分析及实验研究

矢量传感器在水声技术领域广泛的应用。它通常工作在自由场中,不受边界条件的影响,但实际应用中具有复杂形状的障板对传感器性能有很大影响。利用边界元方法,在不规则障板边界条件下,对矢量传感器的散射声场进行了计算,得出了传感器的指向性图。在水池中对不同边界条件下矢量传感器的指向性进行了测试,将数值计算与实测结果进行比对,验证了计算方法,并给出了研究结论。     

带障板圆柱阵的指向性特性

本文给出了通用性较强的适于工程计算的带障板接收圆柱阵空间指向性函数的数学模型;稍作限制,此模型也适用于发射圆柱阵。同时给出了具有不同障板形式的圆柱阵指向性函数的表达式。最后用一实例,证明了本文提出的数学模型的实用性。     

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。     

弯曲振动气介式超声换能器的振动特性及辐射声场研究

本文对弯曲振动气介式超声换能器进行了研究，推出了夹心式换能器与弯曲圆板二者复合振子的机电等效电路及其总体频率方程，得出了其远场声压分布及指向性的解析表达式，并数值计算了换能器近场三维声压分布。     

基于激光测振技术和边界元方法的声源指向性计算

提出了一种基于激光测振技术和边界元方法计算声源指向性的新方法，利用该方法对一弯曲圆盘换能器空气中以及水中的辐射指向性进行了计算。首先利用激光测量方法得到了弯曲圆盘换能器的表面振动分布，然后利用边界元方法推算其辐射的指向性，并与瑞利积分方法计算得到的换能器的指向性进行了对比。     

有限平面障板对低频指向性的影响

为提高对水下目标的远程探测能力,降低水下航行体系统工作频率不失为一种较易实现的好方法。矢量传感器在各向同性噪声场中可以获得较大的低频检测增益,且其低频指向性好、体积小、重量轻,但是将矢量传感器安装在水下航行体头部的导流罩内时,传感器的后障板对其指向性有影响,从而影响水下航行体对目标定向的能力。该文从声学原理出发,对平面波在有限平面障板边界上的声压场和振速场进行了理论分析,在此基础上建立了矢量传感器在有限平面障板下的指向性模型,并通过计算机仿真分析,研究了有限障板对低频指向性的影响。设计了实验室试验系统,并进行了试验验证。试验结果表明,仿真分析与水池试验结果一致,证明了该模型的正确性,为减小有限障板对矢量传感器性能的影响奠定了基础。     

体积阵虚拟障板波束形成探讨

针对航空声呐体积阵的特殊情况提出了虚拟障板的方法,通过构造虚拟的障板使接收信号经过处理后具有一定的指向性,提高系统性能。进一步通过比较虚拟障板法得到的权系数与常规阵列自适应波束形成权系数的性能,表明了虚拟障板法的宽容性和有效性。     

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。     

弹性球壳声散射对矢量传感器测向精度的影响

由无指向性的声压传感器和具有偶极子指向性的振速传感器组成的矢量传感器,被应用于水声技术的各个领域;在实际应用过程中,常常把矢量传感器固定在某个水下平台上,而平台产生的散射场会使矢量传感器的接收声场发生畸变,进而影响其测量结果。本文以实际应用为背景,建立了弹性球壳障板的声散射场对矢量传感器测向性能影响的模型,并通过仿真分析了不同入射频率、不同观察距离、不同球壳厚度和半径条件下障板对矢量传感器测向精度的影响,研究结果为矢量传感器在水声测量中的应用提供理论支撑。     

声源指向性对超声功率测量的影响

本文以无限大障板活塞辐射为声源模型，对声源指向性在使用悬链式超声计测量时产生的误差进行了理论探讨，并针对具体的几个实例进行了数值计算给出相应的修正值。     

耐压反声障板的反声特性及其对水听器指向性的影响

本文给出带障板的水听器指向性图的表示式,并与实测值进行了比较;阐述了高静水压下声障板的反声性能。水听器指向性的理论模型与实测图(基元因子)相当吻合,为基阵的布阵设计提供了理论依据。     

基于四元十字阵的低频换能器指向性检测方法

针对大型低频换能器指向性难以测量的问题,提出了一种基于四元十字阵的测量方法以获取大型低频换能器的指向性。利用到达四元十字阵阵元的时延差信息,结合双曲面交汇法对换能器进行定位,并根据四元十字阵阵元测得的声信号实现大型低频换能器指向性的测量;对定位算法进行理论仿真,设计并进行了湖上试验以测量模拟声源的指向性;对湖上试验测量数据进行计算分析,并与模拟声源在消声水池中的测量结果进行比较,两者-3 dB波束开角的测量结果相差在10%以内。此方法可以用于低频换能器指向性的测量。     

一种带障板宽波束宽带纵振动换能器

介绍了一种带障板宽波束宽带纵振动换能器。通过将纵振动换能器的纵振动模态和前盖板弯曲振动模态有效耦合来达到拓宽换能器工作频带的目的;并提出利用反声障板边界结构大幅度增大发射波束宽度的方法。利用有限元软件分析了其在水中的特性。分析结果表明,通过纵弯模态耦合方式可有效拓宽换能器的频带宽度;通过障板在纵振动换能器中的应用可有效调节纵振动换能器的波束特性,从而实现宽波束的目的。实际制作该换能器并测试了其在不同情况下的性能,测试结果表明:有限元分析结果跟实验测量结果吻合。在9.5~18 kHz的频率范围内实现了发送电压响应起伏不超过3 dB的宽带工作;在11、12、13、14 kHz,实现了120°~160°的宽波束。     

一种纵振换能器实现束控的方法研究

以纵振模式中高频压电换能器有效工作面形状、面积为变量,研究其收发指向性随工作面积权加权的变化规律。参考浅海多波束声呐接收阵元设计要求,用SYSNOISE软件仿真计算了几种不同工作面形状换能器的接收指向性图,选用一种接收阵元的仿真参数制作了换能器实物,样品测试与仿真结果较一致。     

二阶镶拼圆管矢量接收换能器研究

文章介绍了一种二阶镶拼圆管矢量接收换能器的设计方法，获得了类偶极子指向性以及波束宽度更为锐化的类四极子指向性。利用理论计算以及有限元仿真分析了镶拼圆管的指向性以及接收灵敏度，并实际制作了二阶镶拼圆管矢量接收换能器。在消声水池的测试表明，灵敏度测试结果与有限元仿真计算结果吻合较好，镶拼圆管矢量接收换能器类偶极子指向性图-3 dB波束宽度在95°左右，类四极子指向性图-3 dB波束宽度在40°左右，二阶矢量指向性图波束宽度明显比一阶矢量指向性图波束宽度更加锐化。     

基于矢量运算的换能器指向性图修正方法

换能器的指向性测试是其声学性能测试的基本项之一。文章对换能器的指向性测试时,声中心与机械装置的旋转中心存在偏差的情况进行分析,并采用极坐标下矢量运算的方法进行理论分析和仿真,得出该偏差会直接对测试结果引入幅度与角度偏差,使全指向性换能器指向性图形成类似心形的指向性图,并得到了一种换能器指向性图修正方法。实测结果表明：当声中心与机械装置的旋转中心存在偏差时,换能器指向性响应测试及指向性开角的判读会存在偏差,同时文中提出的指向性图修正方法对此工况下的测试结果有较好的修正效果,有助于提高水声换能器指向性测量的精度,且具有良好的工程适用性。