固定安装式二阶声矢量水听器研究

发布时间：2020-08-26 17:16

【摘要】：随着应用的需求,对矢量水听器的性能提出了更高的要求。如今对于传统的橡胶绳或金属弹簧悬挂的矢量水听器由于悬挂过程带来的不便不能满足实际应用场景。再则,由于声场矢量信息的丰富性,需要对更高阶物理量的接收以满足对声场更深入的研究。因此本文设计了一种可固定安装式二阶声矢量水听器来解决方便安装及测量水下声场二阶量的目的。首先是利用泰勒展开式对声场中的各阶次物理量进行了分析,给出了利用声场高阶物理量对声场声压分布的估计方法与其估计误差。在给定10%的均方误差情况下,利用零阶物理量可估计直径0.14波长的声场范围。利用零、一阶物理量便可以估计直径0.32波长的范围。利用零、一、二阶物理量可以估计到直径0.49波长的范围。理论分析了差分代替微分测量声压梯度量时其测量误差与各个参数之间的关系,其中差分间距只会对幅度测量产生误差,灵敏度失配对于幅度与相位都会产生较大误差,水听器布放误差对幅度会产生较大误差,而对于相位的影响不大。通过对各个参数进行调整以控制测量误差大小。然后设计了固定安装式二阶声矢量水听器,运用Comsol软件对二阶声矢量水听器与加速度矢量水听器单元进行仿真分析,对模态,灵敏度及指向性进行了分析,在3400Hz以下其接收性能都与理论相符。另外对声场二阶梯度量运用理论推导与仿真分析对比的方式进行研究,理论误差分析与仿真分析的结果相吻合。通过分析结构参数对接收性能的影响,给出了二阶声矢量水听器的设计准则。最后制作了固定安装式二阶声矢量水听器样机,并在水池中对电声性能进行了测试,两只矢量水听器单元在1kHz时灵敏度接近-187.5dB,二阶纯梯度灵敏度在1kHz时为-191dB,二阶混合梯度灵敏度在1kHz时为-193dB,两个灵敏度的斜率都接近11dB/oct,与理论计算的12dB/oct较为吻合。通过使用固定安装式二阶声矢量水听器可以解决矢量水听器实际应用中不方便使用的问题,并且可以通过测量声场中的二阶梯度量来对水下声场深入研究进行支撑。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB565.1
【图文】：

图 1.1 SV-1 型（右边）和 SV-2 型（左边）矢量水听器于潜艇噪声频谱往往都集中在中低频范围内，而矢量水听器的工作频带又都，因此矢量水听器的军事用途越发被各国所重视。尤其是 1995 年和 2001 年和美国海军水下作战中心（NUWC）分别举办了有关声矢量传感器和指向性讨会，会中详尽的讨论了矢量水听器相关理论及研究进展，并出版了相关论著

图 1.2 同振柱形矢量水听器及其悬挂系统 G.C.Lauchle 等人研制了一种基于加速度计的通道与矢量信号通道，可以同时对两种信号进水听器上端面，在下端面采用两个悬挂重物其传感器敏感方向上可以自由振动。而不会

图 1.3 基于加速度计的声强传感器及其双线悬挂系统 2011 年，美国研究人员制作出了一种基于非惯性式位移传感器的矢量水听为涡流位移传感器，可以对水的振动位移进行测量[13] [14]。图 1.4 为该种矢意图及其校准设备。由于常规矢量水听器在低频时的灵敏度较低，而且往往谱集中于低频部分，因此矢量水听器在低频时的接收性能往往不是很好。为

【参考文献】

相关期刊论文 前6条

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相关会议论文 前2条

1 孙芹东;李永庆;魏富涛;田晓东;;复合同振式三维矢量水听器的研制[A];2014年中国声学学会全国声学学术会议论文集[C];2014年

2 陈洪娟;洪连进;;10～100Hz甚低频振速水听器的研究[A];2007年全国水声学学术会议论文集[C];2007年

相关博士学位论文 前2条

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相关硕士学位论文 前1条

1 刘爽;零阶及一二阶组合水听器的设计[D];哈尔滨工程大学;2008年

本文编号：2805460