聲障板對矢量傳感器指向性的影響研究.pdf

1、近年來，由于聲矢量傳感器可以同時拾取聲場的標量和矢量信息，被廣泛地應(yīng)用于水聲技術(shù)的各個領(lǐng)域。隨著矢量傳感器性能的提高和信號處理技術(shù)的發(fā)展，其在拖曳線列陣、浮標、低噪聲測量系統(tǒng)的應(yīng)用日益成熟。但是，在這些應(yīng)用中，矢量傳感器都工作于自由場中，并沒有受到鄰近邊界條件的影響。矢量傳感器如果安裝在艦艇殼體，水下無人航行體時，不可避免的會受到邊界衍射的影響，從而影響矢量傳感器的測量效果。
　　 本文分析了不同頻率下球形、長旋轉(zhuǎn)橢球形、有限長

2、圓柱障板對矢量傳感器指向性的影響，在此基礎(chǔ)上研究了障板的尺寸和形狀對矢量傳感器指向性的影響，給出了優(yōu)化的障板結(jié)構(gòu)，并提出了矢量傳感器指向性重建技術(shù)。本文研究內(nèi)容主要有以下幾點：
　　 1.推導(dǎo)了阻抗球和彈性球殼散射聲場聲壓和振速的數(shù)學(xué)表達式，分析了不同頻率、阻抗條件下阻抗球以及不同頻率下內(nèi)充空氣彈性球殼散射聲場聲壓和振速的指向性的特點。對阻抗球而言，阻抗對散射聲場的影響由散射背景項決定，分析了矢量傳感器聲壓和振速的指向性隨阻抗的

3、變化規(guī)律以及絕對軟球和剛硬球的散射場和入射場的幅值、相位差隨頻率的變化關(guān)系。對內(nèi)充空氣彈性球殼而言，散射聲場可視為剛硬球散射聲場和球殼作彈性振動時輻射聲場的代數(shù)和，分析了不同頻率下彈性球殼障板下矢量傳感器指向性的變化規(guī)律以及散射場和入射場的幅值、相位差隨頻率的變化關(guān)系。
　　 2.推導(dǎo)了軟長旋轉(zhuǎn)橢球和硬長旋轉(zhuǎn)橢球散射場聲壓和振速的數(shù)學(xué)表達式，分析了不同頻率下軟長旋轉(zhuǎn)橢球和硬長旋轉(zhuǎn)橢球障板下矢量傳感器聲壓和振速指向性的特點以及散射

4、場和入射場的幅度、相位差隨頻率和入射角的變化規(guī)律。
　　 3.利用有限元和邊界元法計算了不同頻率下軟有限長圓柱，硬有限長圓柱，內(nèi)充空氣的彈性有限長圓柱殼的散射聲壓場和振速場，分析了不同頻率下軟有限長圓柱，硬有限長圓柱，內(nèi)充空氣的彈性有限長圓柱殼障板下矢量傳感器指向性的變化規(guī)律以及散射場和入射場的幅度和相位差隨頻率變化關(guān)系。
　　 4.矢量傳感器的指向性與障板的尺寸和形狀有密切關(guān)系。分析了不同頻率下，具有相同縱向和橫向尺寸

5、的球，長旋轉(zhuǎn)橢球，有限長圓柱障板對矢量傳感器指向性的影響，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計合理的障板結(jié)構(gòu)，減小障板散射聲場對矢量傳感器指向性的影響。
　　 5.矢量傳感器在障板上的安裝位置對其指向性有很大影響。選擇合理的矢量傳感器安裝位置，可減小散射場對矢量傳感器指向性的影響。
　　 6.根據(jù)仿真進行實驗驗證。在千島湖進行了障板對矢量傳感器指向性影響的相關(guān)實驗，分析比較仿真與實驗結(jié)果。
　　 7.提出了障板條件下矢量傳感器指向性