[发明专利]一种二维四极子指向性水听器

摘要

本发明涉及一种具有工作频带可变，可同步共点测量声压、声压梯度和声压二阶梯度的二维四极子指向性水听器。二维四极子指向性水听器，包括二维复合矢量水听器、两个透声盖板，上下两个透声盖板组成二维四极子指向性水听器的框架，二维复合矢量水听器安装于透声盖板之间。透声盖板呈十字形。由四个二维复合矢量水听器分别安装于呈十字形框架的端部。本发明仅利用四只二维复合矢量水听器就可以测量水中的声压、声压梯度两个分量和声压二阶梯度四个分量，结构简单，框架透声性能良好，对水下声场影响较小。复合矢量水听器间距可调，使四极子指向性水听器适用于不同的工作频带。

主权项

一种二维四极子指向性水听器，包括二维复合矢量水听器、两个透声盖板，其特征在于：上下两个透声盖板组成二维四极子指向性水听器的框架，二维复合矢量水听器安装于透声盖板之间，二维四极子指向性水听器同步共点测量水下声场中的声压、质点振速和振速梯度，利用复合矢量水听器获得二维四极子指向性水听器中心位置O处的声压量p：质点振速u的两个分量u_x、u_y由复合矢量水听器利用均值法测量得到：其中，u_1x为第一复合矢量水听器(1)测得的质点振速x轴向分量，u_2x为第二复合矢量水听器(2)测得的质点振速x轴向分量，u_3y为第三复合矢量水听器(3)测得的质点振速y轴向分量，u_4y为第四复合矢量水听器(4)测得的质点振速y轴向分量；振速梯度的测量利用有限差分近似偏微分的方法：其中，u_1x、u_2x为第一、二复合矢量水听器测得的质点振速x轴向分量，u_1y、u_2y为第一、二复合矢量水听器测得的质点振速y轴向分量，u_3x、u_4x为第三、四复合矢量水听器测得的质点振速x轴向分量，u_3y、u_4y为第三、四复合矢量水听器测得的质点振速y轴向分量，L为同轴向复合矢量水听器的间距；O点处的质点振速在x轴向分量为u_x＝cosθu₀e^{j(ωt‑kxcosθ‑kysinθ)}，θ为声传播方向与x轴夹角，u₀为振速幅度，k为波数，k＝ω/c，ω为角频率，c为水中声速，第一复合矢量水听器和第二复合矢量水听器的质点振速分量为O点处的x轴振速分量在x轴向的梯度为第一复合矢量水听器的灵敏度为K₁，第二复合矢量水听器的灵敏度为K₂，两只矢量水听器的失配函数为其中，μ为幅度失配因数；复合矢量水听器间的不一致性将对声场测量误差产生影响，引入灵敏度失配的质点振速和振速梯度的测量误差为其中，λ为声波波长；两只矢量水听器的幅度失配|μ|≤1dB，满足质点振速测量误差要求时L/λ取值范围：满足振速梯度测量误差要求时L/λ的取值范围：同时满足质点振速和振速梯度测量误差要求的L/λ取值范围：即所述的透声盖板呈十字形；由四个所述的二维复合矢量水听器分别安装于呈十字形框架的端部；所述的透声盖板的板体上安装有挂钩，二维复合矢量水听器上也安装有挂钩，二维复合矢量水听器的挂钩与透声盖板的挂钩之间由弹性连接件连接在一起；所述的透声盖板的板体上均匀分布有安装挂钩的螺纹孔；所述的二维四极子指向性水听器的框架由等长双头螺柱和六角法兰面螺母在透声盖板的边缘配合组装构成；所述的透声盖板的中心有水听器出线通孔，水听器出线通孔的周围均匀分布连接测量系统的螺纹孔；所述的透声盖板由玻璃增强塑料构成。