[发明专利]一种小尺寸水听器灵敏度空气中测试系统及方法

说明书

本发明公开了一种小尺寸水听器灵敏度空气中测试系统及方法，整个测试系统由一个空气中能产生水听器灵敏度测试所需声场的腔体、减隔振系统及适合比较法测试所需仪器设备组成；整个空气声腔体利用不同形状与尺寸的腔体的组合设计来改变空气中声波的传播途径来实现对声波的控制，通过控制声波的传播途径和大小来获得校准水听器阵列灵敏度所需的声场。本发明利用空气中特定的声场设计，在空气中实现对水听器灵敏度的测量；利用比较法原理解决了水听器单元在空气中的测量所需声场与技术问题；利用特定的腔体设计技术实现在空气中对扬声器声场传播的控制，满足空气中水听器灵敏度测试所需，对现有水听器灵敏度水声测试有效补充。

技术领域

本发明涉及水听器灵敏度空气中测量的领域，具体涉及一种小尺寸水听器灵敏度空气中测试系统及方法。

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。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或足够大的接收灵敏度，在声纳阵的设计中阵元通常采用密排方式布阵。特别是现在型号声纳比如拖曳线列阵声纳与航空浮标声纳等都需要由很多单个的水听器阵元组成。在成阵前，都需要对这些水听器单元性能进行测量。这些低频水听器的工作频率一般在几十Hz到几kHz。由于水听器阵元低频性能的测试一般在振动液柱或密闭腔中进行，需要研制特定的腔体，构建特定的测试系统。而腔体的测试频率一般在1kHz以下，而1kHz以上的频率需要在自由场中进行，按照远场条件：d＝(a)²/λ(d为远场标校距离；a为阵元的最大线度；波数λ＝2πf/c，f为工作频率，c为介质的声速)来布置声场。因此，通常低频水听器全频段内性能测试需要分别在腔体与自由场中进行。因此，低频水听器的排量测试是很难在实验室中进行。相对于水声领域，在空气中波长大约只有水中五分之一(水中为1500m/s,空气中为340m/s)。而且空气中的发射声源比较容易实现低频(比如音频声源都可以轻易工作到20Hz)。因此，需要通过特定的方法实现对空气中声波传播的控制建立水听器单元灵敏度测试所需的声场，满足水听器灵敏度空气中测量需求，实现对水声领域计量标校方法的有效补充。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种小尺寸水听器灵敏度空气中测试系统及方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的：这种小尺寸水听器灵敏度空气中测试系统，整个测试系统由一个空气中能产生水听器灵敏度测试所需声场的腔体、减隔振系统及适合比较法测试所需仪器设备组成；整个空气声腔体利用不同形状与尺寸的腔体的组合设计来改变空气中声波的传播途径来实现对声波的控制，通过控制声波的传播途径和大小来获得校准水听器阵列灵敏度所需的声场，实现现场条件下在空气中对水听器灵敏度的测试；进行比较法测量水听器灵敏度时，需要定位机构及对测试时的声场进行实时监控，保证标准传感器比较法测试时前后定位的准确和测试时声场的稳定性。

更进一步的，主要包括声校准腔体、测试腔体、被测阵元、监测加速度计、隔振系统、音频信号发生器、音频功率放大器、数据采集系统、数字示波器、触发信号以及比较法测试所需仪器设备，音频信号发生器通过连接音频功率放大器将信号传输给隔声箱的音频信号输入线，隔声箱为测试腔体并设置在声校准腔体中，隔声箱周围设置隔振系统进行隔振，隔声箱的声波传播通道内放置被测阵元，隔声箱上还连接有监测加速度计，监测加速度计和数字示波器连接，音频信号发生器产生触发信号给数据采集系统和数字示波器，被测阵元连接数据采集系统和数字示波器。

所述声波发生腔，主要包括声波传播通道、音频信号输入线、扬声器、隔声箱，隔声箱由隔声层A、隔声层B、隔声材料层A、隔声材料层B相互间隔构成，隔声箱内部安装一个扬声器和连通扬声器与外界的声波传播通道，扬声器连接音频信号输入线并根据其传输的信号产生声波。所述声波发生腔在空气中产生水听器灵敏度测试所需声场。

所述声校准腔体通过变截面的声管与不同直径声管的组合，通过对声波的扩散与汇聚的控制，实现对其声波传播路径与声波大小的控制。