[发明专利]一种行波管水听器灵敏度一致性在线校准方法

权利要求书

1.一种行波管水听器灵敏度一致性在线校准方法，其特征在于：当行波管中只有水介质时，即样品是水柱，先假设一对标准水听器的灵敏度已经离线校准，利用这一对标准水听器，采用主动消声迭代算法建立行波声场；此时，样品的声压反射系数为0、透射系数为1，从主发射换能器表面到次发射换能器表面水介质中形成单向平面行波；再利用单向平面行波场的声压幅值和相位规律，校准管中其它水听器之间的灵敏度幅值和相位，从而行波管中的所有水听器灵敏度相幅一致性得到校准；

具体步骤如下：

1)通过传统的水听器校准方法，对待装水听器在常压下进行校准；

2)根据上述校准数据，挑选一致性最好的两只水听器组成一对，作为在线校准时的参考水听器；

3)将水听器安装到行波管上，依次进行编号；

4)行波管注入纯净水，抽真空，加一定的静水压以消除气泡；

5)根据需要，将行波管水温和静水压力控制到一定值，待稳定后进行水听器灵敏度的在线校准；

6)选定步骤2)的参考水听器采集声场声压，采用主动消声迭代法在行波管中建立行波场，根据公式(1)和(2)测量水层样品的反射系数和透射系数，并和理论值比较；

应用双水听器的传递函数，样品反射系数和透射系数由下面两式测量得到：

其中，M₂₁＝(M₂/M₁)^-1，M₅₁＝(M₅/M₁)^-1，M₆₁＝(M₆/M₁)^-1，h₂₁＝U₂/U₁，h₅₁＝U₅/U₁，h₆₁＝h₅₁/h₅₆＝h₅₁·(U₆/U₅)；U_n为n号水听器通道输出的电压；h_mn为m水听器通道和n水听器通道输出的传递函数，M_mn为M_m/M_n值，M_mn为m、n号水听器相对灵敏度的倒数，M_m为m号水听器的灵敏度；M_n为n号水听器的灵敏度；k为管中声波波数；l_mn为组成阵列的m号水听器和n号水听器之间的距离；

7)随机选定水听器对，重复步骤6)，比较测量水层的结果，如有更佳的配对水听器，可替代步骤2)选出的水听器对作为参考水听器；

8)根据公式(5)校准其余水听器的灵敏度，并进行验证校准结果；

在声管行波场中，有：P₁＝P₂＝……＝P_N，则其余水听器的灵敏度表示为：

由(5)式可校准行波管水听器的在线灵敏度；

9)根据需要调节行波管水温和静水压，重复步骤6)～8)，直至全部环境条件下的校准结束；

10)释放静水压至常压。

2.根据权利要求1所述的行波管水听器灵敏度一致性在线校准方法，其特征在于：校准信号为正弦连续信号，通过在一定的水温、静水压条件下频率点逐次校准，从而实现整个行波管测量频段、工作水温和静水压范围内行波管水听器的在线校准。