[发明专利]基于空间频域平滑技术的换能器转移阻抗校准装置

权利要求书

1.一种基于空间频域平滑技术的换能器转移阻抗校准装置，其特征在于，包括：

信号发射器，用于产生宽带脉冲信号；

功率放大器，用于对宽带脉冲信号进行功率放大且具有阻抗匹配功能；

电流取样器，用于对功率放大后的宽带脉冲信号进行电流取样，生成相应的电信号E2；

换能器对，由声源和水听器组成；所述声源用于在水下发出宽带脉冲声信号，声信号经已知信道传播，最终到达水听器，所述水听器用于将接收到的声信号转换成电信号E1；

测量放大器，用于对电信号E1进行功率放大；

信号采集器，用于对电信号E2以及功率放大后的电信号E1进行AD采样；

测量处理器，根据信号采集器采样得到的电信号E1和E2，以计算出自由场下换能器对的转移阻抗；

所述测量处理器计算换能器对的自由场转移阻抗，具体实现方式如下：首先，对放大后的电信号E1进行希尔伯特变换，将变换后得到的结果乘以单位复数后与放大后的电信号E1相加，并对相加后的结果进行快速傅里叶变换；同样，对电信号E2进行希尔伯特变换，将变换后得到的结果乘以单位复数后与电信号E2相加，并对相加后的结果进行快速傅里叶变换；然后，使电信号E1对应的频谱除以电信号E2对应的频谱，得到非自由场下换能器对的转移阻抗；最后，利用空间频域平滑滤波器对非自由场下换能器对的转移阻抗进行滤波处理得到自由场下换能器对的转移阻抗；

所述空间频域平滑滤波器的构造过程如下：首先，计算或测量不同声传播信道与直达波信道之间的时延差τ_i，i为自然数且1≤i≤N，N为声传播信道的数量；然后，对各时延差τ_i取倒数，得到对应的带宽Δf_i，进而根据各带宽Δf_i构造多个单位矩形窗函数且各窗函数的长度对应为Δf_i；最后，将所有单位矩形窗函数进行卷积运算，最终得到空间频域平滑滤波函数，其带宽

所述声传播信道需存在界面或边界反射，根据声程差计算不同声传播信道与直达波信道之间的时延差，或通过声源发射高频脉冲信号测量不同声传播信道与直达波信道之间的时延差。

2.根据权利要求1所述的换能器转移阻抗校准装置，其特征在于：所述宽带脉冲信号为chirp信号、高斯脉冲信号、宽带窄脉冲信号、sinc信号或噪声信号。

3.根据权利要求1所述的换能器转移阻抗校准装置，其特征在于：所述声源和水听器的工作带宽须超过宽带脉冲信号的带宽。

4.根据权利要求1所述的换能器转移阻抗校准装置，其特征在于：在声场布置时，需将声源与水听器放置在彼此的远场距离上，且水听器的接收信号信噪比须高于20dB。