[发明专利]一种水声传感器声学参数近场测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种近场测量方法，更具体说，它涉及一种水声传感器声学参数近场测量方法。 

背景技术

在常规情况下，声学传感器声学参数的测量都是在被测水声传感器的远场平面波声场条件下进行的，当测试频率越高或者被测传感器尺寸越大时，所需要的远场距离就越大。大尺寸的声学传感器给常规的远场测量提出了许多难题：①在实验室条件下的有限水域内无法满足测量所需要的远场自由场条件；②在外场开阔水域内实施远距离测量容易受干扰影响并且定位和对准产生很大困难，严重的情况下甚至导致测量的失败。③在大尺寸声学传感器的空间指向性的测量是很难用远场方法来实现的。④一些新型声学传感器所要求的声学参数测量无法用常规的远场方法解决。近场测量技术作为远场测量技术的补充，在解决这些问题时则体现了自身的优势。水声计量中，经常需要确定由水声传感器辐射到其远场的声压。对于大口径传感器，尺寸有限的测量设施会使得其远场辐射的直接测量变得困难，甚至不可能实现。近场测量基阵的概念解决了该问题：通过使得远场平面波声场能够在被测传感器附近实现，从而在其近场进行参数测量来。一个近场测量基阵是由小型无指向性传感器组成的大型阵列，对所有单个传感器的接收数据进行处理后，基阵对于来自于被测水声传感器某个方向的发射信号起到平面波滤波器的作用，也就是说，基阵在单个特定方向上对平面波分量产生响应。最初产生的近场测量基阵是平面型的。基阵对于定向垂直于基阵的平面波分量，也就是远场声波产生响应。 

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种结构合理，精度高，稳定性好的温度实时精确补偿的光纤光栅压力传感器。 

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。这种水声传感器声学参数近场测量方法，包括采用由多个小型传感器组成的球形近场测量基阵作为接收器，对放置在球心处的大尺寸被测声学传感器在垂直于球形基阵赤道面的方向上的发射声学参数进行测量；计算加权系数；通过采用复数加权系数对球形近场测量基阵的接收信号进行加权数据处理，得到的结果就等同于被测传感器在远场平面波声场中得到的数据。 

作为优选：所述球形近场测量基阵的小型传感器基元呈中心轴对称分布，中心轴垂直于 赤道面，所有基元都处在由角度间隔均匀的经线和纬线相交点上，可以根据纬度间隔对球形基阵的基元分布进行纬带分割，将每一个纬度间隔内的基元分别分割在各自纬带内，同一个纬带内的基元作为单独一路发射或者接收，并采用同一个复数加权系数进行处理。 

作为优选：计算加权系数：首先确定球形基阵的纬带数n，即球形基阵共有n路。以球形基阵作为发射，设定各路复数加权系数为a₁…a_n，采用复数加权系数对球形基阵的发射信号进行处理，那么在球形基阵球心处得到平面波声场区域。再确定平面波声场区域中离散采样点空间几何位置和个数m，结合点源辐射声场规律，计算出各条纬带上的所有基元在各采样点产生的声波p_nm。平面波声场中的各采样点的声压为p₁…p_m，根据矩阵方程∑a_np_nm=p_m计算出系数a₁…a_n。 

作为优选：测量过程：采用比较法测量；将被测水声传感器放置在球形基阵的球心处，并将所需要测量的方向沿着中心轴方向放置，即垂直于球形基阵的赤道面，以球形基阵作为接收器采集被测传感器的发射信号，然后取出被测传感器，将参数已知的标准传感器按照同样的方式放置好后采用球形基阵采集标准传感器的发射信号。 

作为优选：数据处理：根据互易原理，采用复数加权系数a₁…a_n分别处理球形基阵各路小型传感器接收到的被测和标准传感器的发射信号，得到球形基阵对被测和标准传感器的总接收数据，进行比较之后就可以得到被测水声传感器在沿着中心轴方向上的发射参数。 

作为优选：球形基阵计算加权系数时设定的平面波方向垂直于球形基阵的赤道面，最终经过数据处理得到的参数为被测传感器垂直于球形基阵赤道面的方向上的参数。