[发明专利]一种基于水下滑翔机的自噪声测量方法

说明书

本发明涉及噪声测量领域，具体说是一种基于水下滑翔机的自噪声测量方法。本发明将水下滑翔机电控系统、声学数据采集系统以及单通道水听器进行集成，组成水下滑翔机的自噪声测量系统。将单通道水听器放置于艉部流线型的导流罩中进行机械噪声数据的接收，艉部舱段集成声学数据采集系统将接受到的数据添加时间标签并进行存储，利用消声水池对平台的机械噪声进行更加有效的提取研究。该方法对其自噪声进行有效的测量和分析，不仅是保证滑翔机进行海洋观测的前提，而且还可用于指导滑翔机减振降噪措施的正确实施与辅助水下噪声系统的声学设计和噪声预报。

技术领域

本发明属于噪声测量领域，具体说是一种基于水下滑翔机的自噪声测量方法。

背景技术

水下滑翔机是一种依靠自身浮力驱动的新型的水下潜器，与传统的观测设备相比较，更适合于长时间、大范围、连续垂直剖面的海洋环境观测。在其目前的各项应用及研究领域中，海洋环境噪声测量具有很大的应用潜力。将水下滑翔机用于海洋环境噪声测量首先要对其本体自噪声展开研究。基于水下滑翔机独特的驱动方式，一般的研究都突出了滑翔机的低噪声，但有关滑翔机本体自噪声的噪声源分布和基本特征的专项研究却较少。Ferguson等将搭载了水听器的滑翔机用于监测水下声环境，简单说明了在低于0.5m/s的滑翔速度下水动力噪声可以忽略，而浮力调节单元和姿态调节单元的工作则只在短暂的时刻对水听器的测量有干扰。2013年5月，葡萄牙阿尔加维大学在葡萄牙海岸布放了搭载SR-1水听器的Slocum水下滑翔机，用于探测水下噪声，结果表明滑翔机可对水下噪声进行时间和空间尺度上的有效探测。2015年，中国海洋大学将水下滑翔机用于湍流的观测，通过实验，证明滑翔机本体的自噪声对湍流能的测量影响很小，滑翔机平台的振动主要来源于油泵、电池包的移动和俯仰调节时比较大的振荡。对其自噪声进行有效的测量和分析是保证滑翔机进行海洋探测的前提，而且还可用于指导滑翔机减振降噪措施的正确实施。

所谓水下滑翔机是一种依靠自身浮力驱动的新型的水下潜器，将其用于海洋环境噪声测量具有很大的应用潜力。水下滑翔机平台的自噪声大小不仅决定着海洋背景声场测量的成败，而且还会影响滑翔机被敌军声呐探测到的几率。经过分析水下滑翔机平台自噪声的声源主要来自机械噪声包括：油泵工作时进行的系统回油排油、电池包移动进行的俯仰调节、舵片摆动进行的航向调整、ctd采水泵工作进行的水流循环以及水声通信机工作时进行的声学数据交互。

发明内容

本发明的目的是为了了解水下滑翔机的自噪声特性，能够使水下滑翔机能够高质量的对海洋环境噪声进行连续观测，从而提出一种基于水下滑翔机平台的自噪声测量方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种基于水下滑翔机的自噪声测量方法，包括以下步骤：

将水下滑翔机电控系统、声学数据采集系统和单通道水听器搭载在待测载体上；

将待测载体放置在消声水池中，并通过水下滑翔机电控系统控制声学数据采集系统采集当前基础环境噪声；

并通过水下滑翔机电控系统控制待测载体上的执行机构进行周期性动作，通过声学数据采集系统采集待测载体上各个执行机构发出的机械噪声；

通过上位机控制待测载体执行虚拟周期测试任务，通过声学数据采集系统测量待测载体在执行任务过程中发出的机械噪声；

将采集到的所有噪声数据导出并进行数据分析。

测试开始前，将水下滑翔机电控系统与声学数据采集系统进行时钟同步。

所述声学数据采集系统用于将单通道水听器接收到的电信号进行滤波、放大、添加时间标签并存储。

所述执行机构包括：水下滑翔机采水泵、舵电机、俯仰电机、油泵。

所述虚拟周期测试任务为模拟待测载体进行下潜和上浮的过程中，待测载体上各执行机构的工作过程。