[发明专利]一种水声材料去耦特性参数的行波管测量装置与方法

说明书

本发明公开了一种水声材料去耦特性参数的行波管测量装置与方法，主要通过建立50Hz～1000Hz水声材料声振特性参数行波管校准装置，实现水声材料构件声压反射系数、透射系数和去耦系数在变温、变压条件下的测量；通过水层将换能器辐射面的振动耦合到样品上，测量在规定钢板基座上贴和不贴隔声去耦瓦透射声波声压和激励振动速度之间的传递函数之比，得到隔声去耦瓦的去耦特性；在测量过程中，使用力传感器检测发射换能器辐射头激励的稳定性。

技术领域

本发明涉及水声计量测试的领域，具体涉及一种水声材料去耦特性参数的行波管测量装置与方法。

背景技术

水声材料在潜艇声隐身工程和声纳设备中具有举足轻重的作用。为了降低潜艇被敌方被动声纳发现的概率，必须减少潜艇本身的低频辐射噪声，消声瓦和隔声去耦瓦的研究和应用发展迅速，是我国潜艇声隐身技术的发展重点方向之一。声纳水下声系统中的基阵声障板﹑水听器模块及其安装构件的去耦隔振性能也是非常重要的，可以抑制安装平台对水听器阵的振动影响，提高水听器阵的接收信噪比，提高声纳技战术性能指标。所以，目前对水声材料的去耦特性参数的测量提出了新的要求：(1)工作频率低到被动声纳的工作频率；(2)工作压力大到潜艇极限深度；(3)不但需要测量声压透声系数，还需要测量去耦系数。

50Hz～1000Hz频段是潜艇声隐身工程和声纳设备减震降噪最关心的频率范围，在消声水池等自由场中测量水声材料样品在该频道的声学性能几乎是不可能的，因为水中的波长比被测样品大得多，样品的边缘衍射会严重干扰测量。为了评价隔声去耦瓦或舷侧阵声障板模块在应用中的减隔振性能，研究单位通常采用简易振动台装置在空气中测量，不能模拟水声材料样品的实际工况。

早期的水声材料一般工作频率在千赫兹以上频段，国外有一种在脉冲声管中通过比较发射器表面贴与不贴被测样品时声源级差异来评价去耦系数的测量方法。但随着水声去耦材料器件内部结构的更加复杂、工作频率的逐步降低，由于脉冲声管内径尺寸和工作频率的限制已经不能满足测量要求了。进入21世纪，美国水下作战中心USRD采用了零浮力加速度传感器在高压消声水灌中测量大面积样品板两面的振速传递系数的方法，测量频率在500Hz以上，如附图1所示。但该方法测量频率难以低到50Hz。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种水声材料去耦特性参数的行波管测量装置与方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的：这种水声材料去耦特性参数的行波管测量装置，主要包括厚壁的声管、安装于行波管上下端的发射换能器A和发射换能器B、嵌入式安装的水听器、一套电子测量仪器、测量软件和辅助设备。所述行波管垂直安装，行波管由长度相同的两段组成，通过机械控制进行开合密封，行波管内部充纯净水，样品安装于行波管管中央，主发射器和次发射器分别安装于行波管两端，专用水听器安装在行波管管壁上，敏感元件伸入行波管中央。

所述主发射器和次发射器内部采用去耦设计。

所述辅助设备主要包括水温控制系统、机械控制系统、压力控制系统、控制终端。

所述电子测量仪器主要包括一下部件：双通道任意信号发生器为测量信号源；专用功率放大器A和专用功率放大器B驱动次发射器、主发射器；多通道滤波器和前置放大器，对应声管中每路水听器，对水听器输出的弱电信号进行调理；多路信号采集分析仪，对多路水听器接收信号进行同步采集处理；计算机和外设以安装测量软件并进行电子仪器控制和声学计算、测量结果输出。

所述测量软件包括校准软件，进行电子测量仪器控制、声信号采集和分析、声学计算和结果输出。

这种水声材料去耦特性参数的行波管测量方法，主要包括以下步骤：

1)建立一套水声材料声振特性参数行波管校准装置；

2)将标准不锈钢样品放入行波管中央；