[发明专利]一种高静水压下水声发射换能器声学性能测量方法

说明书

本发明涉及水声换能器测量领域，具体属于高静水压下水声换能器声学参数测量范畴。为了解决高静水压下水声发射换能器声学参数的准确测量问题，克服采用水听器进行测量时的缺点，提出了一种高静水压下水声发射换能器声学性能测量方法。主要是通过在可以透光的压力水罐中，利用光学方法测量得到换能器辐射声场远场中特定位置的质点振速，计算得到该位置处的声压量值，进而得到水声换能器在高静水压下的发送电压响应级、声源级等声学参数。该方法测量时不需要借助于标准水听器或者测量水听器，同时该方法又是一种非接触式测量方法，不会对声场产生扰动。

技术领域

本发明涉及水声换能器测量领域，具体属于高静水压下水声换能器声学参数测量范畴，主要是一种高静水压下水声发射换能器声学性能测量方法。

背景技术

随着海洋产业的不断发展，深水资源的开发已提上议事日程，而各种深水海洋勘测仪器是深海开发不可缺少的设备，如深水条件下工作的无人探测设备、水声探测网络和载人深潜器等。这些在深水条件下工作的水声设备，都需要用到能在深海中工作的深水换能器，为了让这些设备能在深海下正常工作，这些安装在其上的水声换能器性能必须预先进行测量。

为了准确评估深水换能器的性能，通常是通过在密闭水罐中施加静水压的方式建立一个模拟的深水环境，将待测量的换能器和水听器布置于压力水罐中，根据水听器测量的声压信号和加载至发射换能器的电信号，即可得到发射换能器的发送电压响应、声源级等参数。但是，在较高的静水压下，测量水听器的灵敏度会随着压力的变化而变化，这直接影响了发射换能器声性能测量结果的准确性。同时，当静水压超过一定限度时，水听器可能产生不可逆转的损坏，造成损失，增加测量成本。

发明内容

本发明的目的是为了解决高静水压下水声发射换能器声学参数的准确测量问题，克服采用水听器进行测量时的缺点，而提供一种高静水压下水声发射换能器声学性能测量方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。这种高静水压下水声发射换能器声学性能测量方法，待测换能器和反光膜片置于压力水罐中，激光束通过压力水罐上的透光窗入射到声场中，信号源产生单频正弦填充脉冲波信号，经过功率放大器放大后驱动待测换能器向水介质中辐射声波，反光膜片置于换能器辐射声场的远场，激光束穿过透光窗入射到反光膜片上，入射激光束经反光膜片反射后返回激光测振仪，由激光测振仪测量得到声场中的质点振速值，进而得到激光入射到反光膜片处的声压值。

作为优选，所述的压力水罐为一个防水密封的罐体，罐体采用钢、合金或高分子树脂这些高强度刚性材料。

作为优选，所述的压力水罐上开有的透光窗，透光率大于90％，用于激光的入射和测量时对罐体内部情况进行观察；罐体内部为中空结构，装有运动定位装置，以保证测量所需的定位和调节要求。为保证罐体内具有良好的声场条件，罐体内壁安装吸声结构。

作为优选，所述的压力水罐和透光窗满足耐静水压要求。

作为优选，所述的压力水罐内静水压力通过静水压施加系统精确控制。

作为优选，反光膜片为聚酯薄膜镀一层反光材料，反光膜片的厚度应远小于测量时声波的波长，声波在反光膜片处是全透射的，反光膜片与声场中质点作同相振动。

所述的压力水罐，是一个可以防水密封的罐体，罐体一般可以采用钢、合金或高分子树脂等高强度刚性材料，罐体上开有光学窗，用于激光的入射和测量时对罐体内部情况进行观察，罐体和光学窗要满足耐静水压要求。罐体内部为中空结构，装有运动定位等机械机构，以保证测量所需的定位和调节要求。水罐内充满水后，通过静压力施加系统，控制和改变水罐内的静水压。

所述的反光膜片，主要功能是对声场中的质点振速进行拾取，并能将激光束反射回激光测振仪探头。反光膜片一般为聚酯薄膜镀一层反光材料，膜片厚度应远小于测量时声波的波长，声波在膜片处是全透射的，膜片与声场中质点同相振动。