[发明专利]大型潜标矢量水听器低频声学指向性的水池测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种水声测试方法，主要涉及在水池条件下对工作于大型潜标的矢量水听器系统声学指向性进行测试的方法。

背景技术

现有矢量水听器声学指向性的测试多是对矢量水听器自身偶极子型指向性满足要求与否的测试，测试地点依据矢量水听器工作频率、精度及目的不同而选择在水池、驻波管和外场。而对于工作于复杂系统（如大型潜标、浮标等）的矢量水听器声学指向性的测试则稀有公开介绍。本发明则公开了一种在水池条件下对工作于大型潜标的矢量水听器整体系统低频及甚低频声学指向性进行测试的方法。

矢量水听器系统声学指向性反映了该系统整体对同一入射平面波的空间响应情况，测量时需要系统在平面波入射场中旋转一周来得到。在低频段尤其是甚低频段，很难在有限的水池中获得平面波自由场，并隔绝池壁反射信号对指向性测试的干扰，使得矢量水听器系统使用平面波自由场方法进行低频及甚低频声学指向性测试是非常困难的；驻波管则仅适用于压电式和双声压式的矢量水听器声学指向性的测试，同样不能满足大型潜标系统测试的需要；外场测试虽然可以满足测试对平面波自由场的要求，但是测试过程不易控制，测试费用代价过高，且后置数据处理补偿要求过高，亦不能满足实际科研工程应用过程中对大型潜标矢量水听器声学指向性的要求。

文献“20~2000Hz矢量水听器指向性图的实验水池测量”（声学技术，2009.28(2)：131-132）给出了水池中对矢量水听器自身偶极子型指向性测试的试验结果。

文献“声压、振速联合信息处理”（哈尔滨工程大学博士论文，2000）给出了湖试对矢量水听器声压和矢量通道自身偶极子声学指向性的测试方法：发射单频CW脉冲，测量时在360°范围内每2°测量一次。从测试结果来看，矢量通道零点深度不足20dB。

上述两份文献的共同特点是仅对矢量水听器自身偶极子型指向性满足要求与否进行测试，其测试方法并不易于复杂矢量水听器系统声学指向性的测试。而在矢量水听器的实际应用中，不可或缺的需要配置导流罩、障板等辅助声学设施来实现兴趣目标信息数据的录制获取，这时矢量水听器及其配置设施整体构成了一个系统。如若辅助设施设计不当、安装不适，就有可能影响系统矢量水听器自身的偶极子指向性。因此，对整体矢量水听器系统而非单独矢量水听器的声学性能进行测试显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控制操作容易，测试精度高的大型潜标矢量水听器低频声学指向性的水池测试方法。

本发明的目的是这样实现的：

（1）将潜标系统布放于水池中心，将低频/甚低频声源布放于使潜标系统中的矢量水听器处于声源近场、且矢量水听器中心和声源处于同一布放深度，即矢量水听器位置声场呈球面波扩展变化规律；

（2）依据大型潜标系统的尺寸，以及球面波测试结果与平面波测试结果的可等效性条件，确定潜标系统的旋转角度范围；

（3）以低转速旋转整个潜标系统，实时记录矢量水听器声压通道、发射频率为f0时的信号，经后置处理得到潜标矢量水听器低频/甚低频声学指向性。

本发明还可以包括：

1、潜标系统旋转是以矢量水听器中心为中心旋转。

2、所述低转速旋转的转速选择1deg/s。

3、所述后置处理的方法包括：旋转角度为θ时的声压p(t)与振速信号v_x(t)和v_y(t)经快速傅里叶变换FFT处理或zoomFFT处理后得到相应幅度估计：

A_p(f)＝FFT[p(t)]

Avx(f)=FFT[vx(t)]]]>