[发明专利]一种基于激光接收阵列的湖试声场测量校准装置及校准方法

说明书

本发明公开了一种基于激光接收阵列的湖试声场测量校准装置及校准方法，校准装置主要包括水声换能器、激光发射器、钢结构连接杆A、水听器阵列、激光接收阵列和钢结构连接杆B，激光发射器垂直固定于水声换能器与钢结构连接杆A的连接处，激光接收阵列的首端设置于水听器阵列与钢结构连接杆B的连接处，钢结构连接杆B与360度旋转台相连接。本发明的有益效果为：本发明运用激光发射器与激光接收阵列匹配结构来提高水下声场测试中声源与水听器阵列的正对性特征，根据笔记本显示控制台上的激光接收阵元通道精确计算出声源和水听器阵列的水平距离和垂直高度。弥补了连接杆与旋转台机构转动引起的小角度误差，从而提高水声测试试验的精度和效率。

技术领域

本发明涉及湖试声场测量校准装置，主要是一种基于激光接收阵列的湖试声场测量校准装置及校准方法。

背景技术

21世界伊始，世界各国海军针对自身国防安全建设的需要，对海军工装备的发展提出了大量切实可行的设想。声呐系统作为海军工装备的核心设备之一，在探测识别可疑目标与实施必要警戒等方面起到了举足轻重的作用。在声呐系统投入到实际的应用中之前，必须对声纳设备的声学参数指标性能例如指向性，声场强度，声功率等指标进行严格的试验测量与校准。

水下声场测试环境复杂且多变，传统的水下声场测试环境为大型消声水池，利用其特定的吸声尖劈来模拟出无限大的自由场环境，从而使得设备能够适应于一定程度的海洋环境模拟。然而声纳设备的发展趋势逐渐往大功率与大尺寸方向倾斜，由于消声水池的水域空间限制，其在低频指向性指标的检测受到很大的限制，且不同深度的水域环境其温度，声速也发生了明显的变化，水听器阵列的性能也会受到深度的影响。随着深度的增加，其声场测试环境的可视程度越差，声源与水听器的正对性特征得不到保证，声源距离水听器阵列的水平距离与垂直高度的距离参数不准确，对声场测试的时效性以及正确的有很大程度的影响。因此对于保证声源与水听器阵列的声场测试的正对性特征与水平垂直距离的精确测量的装置研制迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种基于激光接收阵列的湖试声场测量校准装置及校准方法，整个装置适应不同深度水下声场测试环境，能够对任意水下深度的声源与水听器阵列的正对性特征进行校准与水平垂直距离的精确测量。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。一种基于激光接收阵列的湖试声场测量校准装置，主要包括水声换能器、激光发射器、钢结构连接杆A、水听器阵列、激光接收阵列和钢结构连接杆B，所述的激光发射器垂直固定于水声换能器与钢结构连接杆A的连接处，激光接收阵列的首端设置于水听器阵列与钢结构连接杆B的连接处，激光接收阵列剩余的各基元依次并行笔直固定于钢结构连接杆B上，钢结构连接杆B与360度旋转台相连接。

所述的激光发射器与激光发射模块电连接，水声换能器与声源发射模块相连接；激光接收阵列与激光接收模块相连接，水听器阵列与水听器阵列模块相连接，激光发射模块与激光接收模块分别于工控笔记本相连接。

本发明提供了一种基于激光接收阵列的湖试声场测量校准方法，包括如下步骤：

1、对水声换能器和水听器阵列进行了垂直正对性校准，使得声源的发射面垂直正对于水听器阵列；将激光接收阵列进行编号，首端距离声中心的距离为水听器阵列高度的一半，利用激光发射器发射水平激光束，通过360度旋转台旋转水听器阵列使得激光接收阵列的首端接收到激光束信号，并将采集到激光束发送至工控笔记本；

2、将水声换能器和水听器阵列放至湖面以下任意深度后，发射激光束，旋转水听器阵列使得并行于钢结构连接杆B的激光接收阵列的各基元通道采集激光信号并反馈至工控笔记本，从而判断出湖面以下任意深度的声场测试环境的正对性特征以及声源距离水听器阵列的水平距离与垂直高度。