[发明专利]一种基于对数可变窗函数的换能器宽带复数响应测量装置与方法

权利要求书

1.一种基于对数可变窗函数的换能器宽带复数响应测量方法，其特征在于：采用的装置包括以下部件：发射对数chirp信号并且具有外部触发功能的信号源；双通道数据采集系统，其每个通道的最高采样率大于10倍测试频率，并且具有外部触发功能，双通道数据采集器相位偏差不超过2°；线性功率放大器，线性失真不大于2％；线性发射换能器；标准水听器；双通道前置放大器两台，双通道前置放大器通道之间的相位一致性偏差不超过2°；电流取样器，电流取样器的电流与电压偏差不超过2°；信号源、功率放大器、换能器、前置放大器、标准水听器、电流取样器、阻抗匹配器、数据采集器设备与其他附属设备均为线性时不变的系统并且需要在有限水域但不限形状的消声及混响水池中进行测试；该方法包括以下步骤：

1)用数据采集系统和水听器测量发射换能器或水声设备的发射延迟时间以及有限水域反射波回波时间；

2)发射换能器或水声设备发射测量所需要的彼此正交的对数chirp脉冲信号；

3)数据采集同步采集发射电流信号以及经过有限水域混响后的水听器接收信号；

4)根据发射延迟时间以及采集信号延迟时间对信号进行补零和截取，构造复数信号与发射换能器的复数响应曲线；

5)采用可变窗函数对复数响应曲线进行移动平均处理，得到换能器宽带复数响应；根据步骤3)中测量的反射时间计算可变窗的宽度fW，根据当前中心频率、反射回波时间、一次反射回波时间、二次反射回波时间以及多次反射回波时间得到当前频率点所对应的窗函数宽度，并做平均处理；待当前频点处理完成后，将窗函数移动到下一个频点，再次计算窗宽度，完成平均处理，以此类推直到完成频率内所有频点的处理。

2.根据权利要求1所述的基于对数可变窗函数的换能器宽带复数响应测量方法，其特征在于：所述使用的发射信号与接收信号需在时间上存在一一对应关系，需通过高频脉冲信号或高频线性chirp信号对触发延时和系统延时进行测量，并对发射信号和接收信号进行截取与补零。

3.根据权利要求1所述的基于对数可变窗函数的换能器宽带复数响应测量方法，其特征在于：所述发射的正交的对数chirp信号的频率变化率满足f(t)＝f₀+β^t的对数变化规律，并且chirp信号的长度大于各个边界二次波反射所对应的时间，换能器的发射响应满足对数响应特性，即其特性满足倍频程响应特性。

4.根据权利要求1所述的基于对数可变窗函数的换能器宽带复数响应测量方法，其特征在于：所述步骤5)中需要对复数响应曲线进行多次移动平均处理。