[发明专利]一种水下声基阵互辐射阻抗的近场声层析测试方法

说明书

本发明属于水声测试技术基础领域，主要涉及一种水下声基阵互辐射阻抗的近场声层析测量方法，其步骤如下：采用激光层析测量法获取声基阵辐射声场的近场声场信息，再利用近场声全息变换技术对所测得的声场信息进行处理，按照各阵元所在位置对复振速进行分块处理，得到各阵元源面复振速，计算其源面复声压及其他阵元表面位置处由该阵元产生的辐射声压，然后利用经典的声阵互辐射阻抗理论计算。本发明的有益效果是：利用非接触式的测试方法克服了常用介入式声阵互辐射测试方法的不足，解决了低频大功率下水下声基阵互辐射阻抗测试所需方法与准确测试问题，为水下声基阵速度控制提供了互辐射模型，对低频大功率声基阵的设计与发展提供了有力的技术保障。

技术领域

本发明涉及水声技术基础研究领域，属于水下声基阵辐射阻抗测试技术，主要是一种水下声基阵互辐射阻抗的近场声层析测试方法。

背景技术

随着水声技术的发展，水声应用频率逐渐向低频扩展。为了增加对水下目标的远程探测和预警能力，尤其是要解决对低噪声目标的有效探测。主动声纳阵正逐渐向低频、大孔径、高功率方向发展，为了在有限的空间内实现足够高的发射功率，在主动声纳阵的设计中阵元通常采用密排方式布阵。当阵元间距不满足1/4波长的最低要求时，阵元间产生的互作用(即引起互辐射)会导致主动发射基阵的效率降低，不能形成预期的指向性，甚至出现个别基元吸收声功率，损坏发射设备，严重的会导致整个声纳阵的损毁。目前，在现役或在研的低频主动声纳设备的研制过程中都已发现互辐射的影响，特别是在大功率情况下影响更加明显，使某些工作频率点的性能与设计产生偏差。通常使用测量互辐射的阻抗法属于介入式测量，都是在相对小信号的条件下进行的，与声纳设备的实际使用环境存在很大的差异，不能准确反映声纳设备的实际性能。

因此，鉴于现有的介入式测量方法无法开展大功率条件下声基阵阵元互辐射的测量，而利用激光光学层析测试法对水下声基阵的近场辐射声场信息进行测量，再利用近场声全息法变换来获取声基阵辐射场的表面振速分布，从而实现对声纳阵阵元辐射阻抗的测试。这种水下声基阵互辐射阻抗的声光层析测试方法可以实现在非接触条件下实现对声基阵阵元辐射阻抗的测试，解决现有介入式声纳阵阵元辐射阻抗测试方法的不足，满足大功率条件测试需求。

发明内容

本发明的目的克服现有介入式水下声基阵辐射阻抗测试方法的不足，特别是解决低频主动声纳阵大功率工作下阵元互辐射阻抗测试所需的方法和准确测量问题，而提供一种水下声基阵互辐射阻抗的近场声层析测试方法，主要是用非接触式水下声基阵互辐射阻抗测试方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。这种水下声基阵互辐射阻抗的近场声层析测试方法，包括如下步骤：

(1)利用光学层析法获取水下声基阵的近场辐射声场的声场信息，通过激光对水下声基阵的近场辐射声场进行层析扫描测量来实现对声场信息的提取，实现对水下声基阵的非接触式声场提取；

(2)利用近场声全息变换方法对光学层析法获取的声场信息进行声场全息变换，得到被测水下声基阵的辐射声场分布及声阵表面阵元的振动速度分布；

(3)利用经典的声阵互辐射理论进行水下声基阵互辐射阻抗的估算，即对获得的水下声基阵的辐射声场分布与声阵表面阵元的振动速度来推算声阵阵元间的辐射阻抗分布。

更进一步，所述的光学层析法获取水下声基阵的近场辐射声场的声场信息过程是：利用激光束扫描水下声基阵的近场辐射声场，再通过反射镜反射激光束再次通过近场辐射声场，经由激光测振仪提取近场辐射声场的声场信息；同时，通过旋转发射基阵的方位获取其辐射声场的全方位声场信息。

更进一步，通过近场声全息变换方法对所获取的水下声基阵的声场信息进行重构，得到声基阵各阵元表面的复振速、复声压分布以及该阵元表面位置处由其他阵元产生的辐射声压。