[发明专利]一种低频换能器谐振点发射响应的测量方法和系统

权利要求书

1.一种低频换能器谐振点发射响应的测量方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

(1)根据测量频率范围，利用信号发射器产生具有一定带宽并且相互正交的线性扫频信号F_sin和F_cos，并将该信号通过线性功率放大器进行功率放大；

(2)通过功率放大后的正交信号激励低频发射换能器在水下产生声信号；

(3)宽带灵敏度为M₀(f)的标准水听器在水下与发射换能器位于同一深度，并且与发射换能器的距离为d₀，该标准水听器分别接收发射换能器在水下产生的正交声信号，并在末端输出开路电压信号U_s0和U_c0；

(4)通过电流电压取样器对激励发射换能器的发射正交电流信号和发射正交电压信号进行取样，并按照电流取样α：1和电压取样β：1的比例将正交电流信号和正交电压信号都转换为电压信号进行输出，取样后的发射正交电压信号分别为U_Vs和U_Vc，取样后的发射正交电流信号为U_Is和U_Ic，发射电流信号以电压的形式输出，输出电流与电压的比为α：1；

(5)将步骤(3)和步骤(4)中采集到的数据存储到PXI控制器或计算机中，并根据发射与接收所构成的线性响应系统对电压信号和电流信号进行相位修正，保证发射信号与接收信号的一一对应关系；

(6)重复步骤(1)～步骤(5)n次，得到的n组信号进行非相干平均处理，用以在低频消除噪声的影响，得到对应的水听器正交开路电压信号U′_s0和U′_c0、发射换能器发射正交电压信号U′_Vs和U′_Vc和发射正交电流信号U′_Is和U′_Ic；

(7)利用步骤(6)得到的信号数据，根据式(1)构造复数信号，得到其随频率变化的响应：

(8)根据发射换能器的性能，估计频率响应函数s(f)，同时利用该估计频率响应函数和窗函数对系统的传递函数进行多次积分平均处理，消除水池混响所带来的影响，逐渐逼近发射换能器的真实频率响应曲线，得到传递函数的宽带频率响应；

(9)利用式(2)和式(3)得到待测发射换能器的宽带发射电流响应级S_I和宽带发射电压响应级S_V：

其中，M₀(f)为标准水听器的宽带灵敏度级；α为发射电流取样系数；β为发射电压取样系数；d₀为发射换能器和标准水听器的距离。

2.根据权利要求1所述的低频换能器谐振点发射响应的测量方法，其特征在于：所述的相互正交的线性扫频信号的表达式为：F_sin＝sin(2πf₀t+sπt²)和F_cos＝cos(2πf₀t+sπt²)，其中，s为扫频率，s＝(f_x-f₀)/t₁，f₀为起始频率，f_x为终止频率，t₁为从f₀变化到f_x所用的扫频时间，此时信号的时间和频率的关系表示为：f＝f₀+s×t(0≤t≤t₁)。

3.根据权利要求1所述的低频换能器谐振点发射响应的测量方法，其特征在于：所述步骤(8)中，将整个系统抽象成一个输入和输出函数，输入信号分别为和输出信号为此时系统的传递函数分别为和