[发明专利]一种低频或甚低频组合式矢量水听器导流罩性能评价方法

说明书

本发明公开了一种低频或甚低频组合式矢量水听器导流罩性能评价方法，包括如下过程：1)将低频或甚低频组合式矢量水听器安装于待测导流罩内部，布放于海洋中；2)下放声学换能器至指定位置，发射待测频段的脉冲信号，低频或甚低频组合式矢量水听器监测导流罩内部声场的时域垂直振速值v_z(t)、水平振速值v_r(t)和声压值p(t)；3)系统回收，更换待测导流罩，重新布放测试；4)读取数据，截取直达信号，进行快速傅里叶变换，计算声压与振速之间的关系参数H_pv与J_pv，H_pv和J_pv值越接近0，说明导流罩性能越好。本发明所公开的方法可对导流罩性能进行评价，尤其低频或甚低频同振式矢量水听器导流罩，其中包含大量不可数值仿真和实验室测试的较大体积或者材料、形状复杂的导流罩。

技术领域

本发明涉及一种低频或甚低频组合式矢量水听器导流罩性能评价方法。

背景技术

矢量水听器可以同步、共点拾取声场中声压和质点振速信息，并具有不依赖于频段的指向性，有效缓解了水听器阵列为了在低频段获得空间增益而带来的要求大孔径的压力，为低频声场测量和声信号处理提供了有效手段。低频或甚低频组合式矢量水听器被逐渐应用在目标方位识别与声源深度区分等领域。但由于工作频段比较低，受流噪声影响极大，通常使用导流罩减小流噪声的影响，尤其是同振式矢量水听器，需要检测声场的振动信号，易受到水流冲击的影响，所以需要选择合适的导流罩，既能给水听器提供静水环境，又需要保证导流罩内声场不失真，这是设计的关键因素之一。

目前，对导流罩的测试评价方法主要是通过模型仿真和实验室测试两种，模型仿真主要使用有限元模型，可以分析在流体作用下的导流罩的谐振频率，对导流罩进行模态分析，但是用于低频或者甚低频同振式矢量水听器的导流罩体积一般较大，并且制作出的导流罩实物会与模型仿真结果有偏差。另外，由于国内此类水听器发展起步较晚，目前主要还在研究阶段，其导流罩材料、形状还在摸索阶段，比如使用多种布料进行拼接的异型导流罩，这些材料或者形状的导流罩无法使用模型进行仿真分析；实验室测试包括振动台、驻波管和水池测试，其中水池测试适用于小型高频的矢量水听器导流罩测试，振动台和驻波管主要用来测量较小体积的导流罩性能，获得导流罩的谐振频率等信息。实验室测试的优势是实验条件是可控的，可以在导流罩外设置对照组，对导流罩性能进行较为精准的评估，但是实验室测试也是有劣势的，其不适合对体积较大的导流罩进行评估。海洋面积广阔，且更加接近被测设备的应用场景，是天然的测试场地，可以对无法进行模型仿真和实验室测试的导流罩进行评价，但是由于自然海域无法提供如同实验室水池一样的静水环境，只能采集到导流罩内部的声场信息，导流罩外部因为水流冲击，无法设置对照组，这也是目前在自然海域通常无法进行导流罩测试的原因。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明利用组合式矢量水听器采集多通道的声场信息，同步、共点拾取声场中声压和质点振速，采用声压与振速之间的关系，提供了一种在深海环境中对低频或甚低频组合式矢量水听器导流罩性能评价方法，以达到对导流罩性能评价的目的，尤其是针对低频或甚低频同振式矢量水听器的较大体积导流罩或者材料、形状较为复杂的导流罩。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种低频或甚低频组合式矢量水听器导流罩性能评价方法，包括如下过程：

(1)将低频或甚低频组合式矢量水听器安装于待测导流罩内部，通过缆绳顶端连接浮体，底端连接重块，布放于海洋中；

(2)下放声学换能器至指定位置，循环发射待测频段的脉冲信号一定时间，低频或甚低频组合式矢量水听器监测导流罩内部声场的时域垂直振速值v_z(t)、时域水平振速值v_r(t)和时域声压值p(t)；

(3)系统回收，更换待测导流罩，重新布放，并进行相同时间的测试后进行回收，按照相同方法直至完成所有待测导流罩的测试；