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刚性表面球形传声器阵列是测量三维声场常用的前端,由于刚性球面对入射波声场有散射影响,直接测量值不是原入射波声场的声压值,因而不能使用在自由声场条件下建立的声场模型和近场声全息方法来重构入射波声场.通过刚性球体表面声波散射的数学模型,建立起入射波声压与发生散射后总声压之间的关系,进而通过刚性表面球形传声器阵列测量声压,计算入射波声场分布,并进行声源识别定位.通过仿真与实验,检验了球面入射波遇到刚性表面球体发生散射后,球体表面处声压分布的变化.由球面近场声全息方法,重构球形阵列表面及外部空间的入射波声场,检验了波数、重构距离参数变化对声场重构精度的影响.结果表明:采用刚性表面球形传声器阵列测得的声场总声压,运用根据声波散射模型建立的球面近场声全息方法,可以以一定的精度重构出入射波声场的三维空间分布. 相似文献
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同面散射场电容式砂含水量传感器的研究 总被引:3,自引:0,他引:3
针对电容式砂含水量传感器的特殊结构,本文从同面散射场电容传感器的等效电容的分析出发,优化了电容极板的大小;使用有限元法分析了极板间距、极板对数以及极板结构对传感器灵敏度的影响;并对传感器的隔离板材料的介电常数选择问题进行了探讨。结果表明双电极小极板结构的普通陶瓷隔离的传感器结构尺寸小,灵敏度高。本研究对同面散射场电容式砂含水量传感器的结构参数优化有实际指导意义。 相似文献
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基于矢量传感器的海洋声场观测潜标系统 总被引:1,自引:0,他引:1
以三维矢量传感器为核心,构建海洋矢量声场观测潜标系统。潜标由定深锚固定,工作于指定海深,可完成海洋矢量声场信息的观测与存储。矢量传感器输出的矢量声信号,经前置预处理后采样,并以文件分配表(FAT)32文件格式存储于潜标微型快擦写存储卡(CF)中;矢量传感器水下姿态由潜标中三维地磁姿态仪实时给出。潜标集成USB传输模块,回收后可通过USB串口完成数据上传PC机。海试结果表明:潜标系统可正确记录海洋矢量声场信息,且可稳定水下工作90d以上。 相似文献
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为了对低速移动的声源目标进行较高实时性的方向跟踪,把四元声传感器面阵分为两个二元线阵,分别对目标进行测向,然后融合两组测量结果,给出了目标方位角的计算公式.根据线阵在被跟踪目标方位角不同时测向精度的不同,用加权因子增加较高精度的线阵测量结果的影响,降低误差较大的线阵测量结果的影响.该算法可对传感器阵列所在平面内任意方位的声源快速进行测向,完成一次测向只需对两对时间采样序列分别进行互相关运算,并可获得较高的定向精度,通过实验验证了该算法的精度和有效性. 相似文献
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针对低信噪比条件下干涉仪测向准确度低的问题,提出了一种基于信噪比估计和相位差矢量平均的自适应测向方法。本文方法通过对多次测量的相位差复数矢量求平均来提高相位差的测量精度和稳定性,从而提高测向性能。提出的自适应准则通过估计来波信噪比,可快速确定不同信噪比下矢量平均所需样本量,使处理后信号达到设定信噪比阈值,获得稳定的测向准确度。分析了信噪比阈值对本方法测向性能的影响。本文方法计算复杂性小,对测向实时性影
响小。理论分析和仿真结果表明:本方法在低信噪比条件下可以达到很高的测向准确度,对低信噪比条件下的测向性能改善明显。 相似文献
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介绍一种压电加速度计在新型水声接收换能器———同振型矢量水听器设计中的应用方法。叙述了采用压电加速度计设计同振型矢量水听器的理论依据,并给出根据此方法设计制作的同振型矢量水听器的自由场开路电压灵敏度和指向性图测试结果:自由场电压灵敏度为-190~-200dB(0dB=1V/μPa,测试频率1000Hz),指向性图分辨力kd>20dB。 相似文献
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Binzhen Zhang Hui Qiao Shang Chen Jun Liu Wendong Zhang Jijun Xiong Chenyang Xue Guojun Zhang 《Microsystem Technologies》2008,14(6):821-828
In the paper, a micromachined artificial vector hydrophone arises from a biological inspiration, the fish hair cell is presented.
It is desirable that the application of piezoresistive effects combined with ingenious bionic structure and MEMS technology
may improve the low-frequency sensitivity of the vector hydrophone as well as its miniaturization. Modeling processes for
realizing the artificial hair cell hydrophone, along with preliminary characterization results in terms of sensitivity, frequency
response and directivity patterns are also introduced. The microstructure of the sensor consists of four vertical cantilever
beams with attached rigid plastic cylinder in the center of the structure. By locating eight piezoresistors logically formed
the Wheatstone bridges; they can detect two components of underwater acoustic signal simultaneously. The prepared vector hydrophone
has been measured in the standing wave field finally. The experiment results show that the vector hydrophone has good low-frequency
characteristic, the free-field voltage sensitivity is −197.2 dB (0 dB = 1 V/μPa) at 400 Hz with a about 2 dB one-third octave
positive slope over the 40–400 Hz bandwidth. The depth of pits of the directivity pattern is about 34.6 dB. 相似文献
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矢量水听器技术目前已被广泛应用于目标到达方位估计领域。因其具有与频率无关的指向性特点,即使利用单个矢量水听器也可以测定低至几十赫兹的低频目标方位,而标量水听器在低频的到达方位估计则需要巨大孔径的阵列才能完成上述测量功能。针对矢量水听器这一优点,对低频(100~300 Hz)声信号的方位估计性能进行了海上试验研究,并结合罗经同步测得的平台方位数据,给出了目标在大地坐标系下的绝对方位。海上试验结果表明:矢量水听器低频方位估计结果与GPS测量结果一致,在3.6km距离范围内,到达方位估计标准差不超过5°。 相似文献
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将匹配场原理应用到单矢量水听器上,实现对目标声源的被动定位。对常用的2种Bartlett处理器进行仿真分析,提出了一种改进的Bartlett处理器,可以抑制旁瓣个数并提高主瓣强度。通过试验数据分析,在1.3 km的范围内,接收信噪比不低于10 dB时,测距和测向误差可以控制在10%以内。该研究为单矢量水听器的实际应用提供了重要的参考依据。 相似文献
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Linggang Guan Chenyang Xue Guojun Zhang Wendong Zhang Panpan Wang 《Microsystem Technologies》2011,17(3):459-467
This paper reports on recent developments to improve the performance of hair vector hydrophone by means of several technological
advancements in the fabrication procedures and corresponding sensor design. With fish’s lateral line organs as prototypes,
NEMS (Nano-Electromechanical System) vector hydrophone with directivity has been designed. This paper describes the meso-piezoresistance
effect of resonant tunneling thin-film, and the NEMS hydrophone based on this effect is highly sensitive and small size. The
application of bionics structure may improve the low-frequency sensitivity of hydrophone. The calibration test shows that
NEMS vector hydrophone’s receiving sensitivity is up to −170 dB (0dB = 1 V/μPa), has a good directional pattern in the form
of “8” shape. The sea test shows that the direction of target can be detected by single NEMS vector hydrophone. In the anechoic
tank, it has been verified that NEMS vector hydrophone can track the trajectory of the moving target. 相似文献