[发明专利]一种斜三棱锥声压测试装置及其空间次声源定向定位方法

说明书

本发明提供一种斜三棱锥声压测试装置及其空间次声源定向定位方法，该装置的斜三棱锥基座上四个互不平行的面上均设置有声压传感器安装凹槽，将四个声压传感器分别固定在四个凹槽上；每个凹槽与声压传感器间隙中填充有膨胀止水圈；每个凹槽上面设有将声压传感器的数据导线通向斜三棱锥的体心的导线孔，用于传感器数据线安装；在斜三棱锥基座底部设置有导线汇总孔，将数据导线与声压传感器数据接口元件相连。同时提供一种基于斜三棱锥的声压传感器空间次声源定向定位的计算方法。本发明准确便捷获取声场中装置所在位置的一点的声压状态，通过声压满秩计算出该点主声压状态，获取声场传播方向，采用两个该装置即可获取次声源位置。

技术领域

本发明涉及声测试领域和次声源定位领域领域，具体地说，特别涉及一种斜三棱锥声压测试装置及其空间次声源定向定位方法。

背景技术

次声源激发声波在介质中传播，由于传播具有方向性和衰减特点，产生的声场具有矢量场特征，但由于声波的反射和折射衍射等特性使得声场无法精确表示，故声场中一点的声压测试是一项比较困难但又基础的工作。要深入研究声场中声波传播的特性和次声源等信息，首先要对声场中声压状态有充分的了解。根据声波在陆地产生和传播特性，对地质灾害实施声波监测预警技术，通过数据解算灾害发生初期产生的声场，直观获取该点的声压状态，进而研究获取灾害地点和灾害类型，可提前数小时发出灾害预警信息，为防灾工作赢得时间和宝贵信息，这对于目前地质灾害频发的防灾减灾工作具有重要意义。

目前，由于军事应用和海洋探测等领域的发展需求，次声源定位在海洋水声定位的研究比较深入。但是在陆地的微震、泥石流、滑坡等声波定位技术研究领域，还停留在基础研究工作。一般采用空间分布的声压传感器阵列采集场，从测量数据中提取信号进行时延、波束形成和匹配场等方法，获得声场传播的传递函数和次声源位置信息。但这些方法存在环境失配、模型参数估计误差大、先验知识缺乏、干扰无法判断等限制导致其精度不高。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种斜三棱锥声压测试装置及其空间次声源定向定位方法。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种斜三棱锥的声压测试装置，包括：四个声压传感器、一个斜三棱锥基座、膨胀止水胶圈、聚氨酯泡沫填充剂、声压传感器数据导线、一个斜三棱锥基座支架；所述斜三棱锥基座上4个互不平行的面上均设置有凹槽，将4个声压传感器分别固定在4个凹槽上，每个凹槽与声压传感器间隙中填充有膨胀止水圈；所述声压传感器设置有声压传感器数据导线；每个凹槽上面设置有将所述声压传感器数据导线通向斜三棱锥基座的体心的导线孔，在斜三棱锥基座上未设置凹槽的任意面上设置有导线汇总孔，将所述声压传感器数据导线与声压传感器数据接口相连。

另一方面，还提供了一种空间次声源定向定位方法，包括以下步骤：

步骤一：通过所述的斜三棱锥的声压测试装置，获得声场中某点的声压状态；

步骤二：采用单个斜三棱锥的声压测试装置置于未知次声源所产生声场中测量点，根据步骤一所得出的测点声压状态，得出该点指向次声源方向的方向余弦：

步骤三：采用斜三棱锥的声压测试装置分别置于未知次声源所产生声场中不同测量点，根据步骤一和步骤二得出两个斜三棱锥的声压测试装置指向次声源的方向余弦，计算出次声源位置。

进一步地，所述步骤一包括以下步骤：

1)：将所述的斜三棱锥的声压测试放置于次声源位置未知的声场任一位置O(x,y,z)，假设该位置声传播模式为球面纵波；