聲障板對(duì)矢量傳感器指向性的影響研究.pdf

1、近年來(lái)，由于聲矢量傳感器可以同時(shí)拾取聲場(chǎng)的標(biāo)量和矢量信息，被廣泛地應(yīng)用于水聲技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域。隨著矢量傳感器性能的提高和信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，其在拖曳線列陣、浮標(biāo)、低噪聲測(cè)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(chǎng)中，并沒(méi)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(wú)人航行體時(shí)，不可避免的會(huì)受到邊界衍射的影響，從而影響矢量傳感器的測(cè)量效果。
　　 本文分析了不同頻率下球形、長(zhǎng)旋轉(zhuǎn)橢球形、有限長(zhǎng)

2、圓柱障板對(duì)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(duì)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?jī)?nèi)容主要有以下幾點(diǎn)：
　　 1.推導(dǎo)了阻抗球和彈性球殼散射聲場(chǎng)聲壓和振速的數(shù)學(xué)表達(dá)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(chǎng)聲壓和振速的指向性的特點(diǎn)。對(duì)阻抗球而言，阻抗對(duì)散射聲場(chǎng)的影響由散射背景項(xiàng)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(duì)軟球和剛硬球的散射場(chǎng)和入射場(chǎng)的幅值、相位差隨頻率的變化關(guān)系。對(duì)內(nèi)充空氣彈性球殼而言，散射聲場(chǎng)可視為剛硬球散射聲場(chǎng)和球殼作彈性振動(dòng)時(shí)輻射聲場(chǎng)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(chǎng)和入射場(chǎng)的幅值、相位差隨頻率的變化關(guān)系。
　　 2.推導(dǎo)了軟長(zhǎng)旋轉(zhuǎn)橢球和硬長(zhǎng)旋轉(zhuǎn)橢球散射場(chǎng)聲壓和振速的數(shù)學(xué)表達(dá)式，分析了不同頻率下軟長(zhǎng)旋轉(zhuǎn)橢球和硬長(zhǎng)旋轉(zhuǎn)橢球障板下矢量傳感器聲壓和振速指向性的特點(diǎn)以及散射

4、場(chǎng)和入射場(chǎng)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(jì)算了不同頻率下軟有限長(zhǎng)圓柱，硬有限長(zhǎng)圓柱，內(nèi)充空氣的彈性有限長(zhǎng)圓柱殼的散射聲壓場(chǎng)和振速場(chǎng)，分析了不同頻率下軟有限長(zhǎng)圓柱，硬有限長(zhǎng)圓柱，內(nèi)充空氣的彈性有限長(zhǎng)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(chǎng)和入射場(chǎng)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(zhǎng)旋轉(zhuǎn)橢球，有限長(zhǎng)圓柱障板對(duì)矢量傳感器指向性的影響，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)合理的障板結(jié)構(gòu)，減小障板散射聲場(chǎng)對(duì)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(duì)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(chǎng)對(duì)矢量傳感器指向性的影響。
　　 6.根據(jù)仿真進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在千島湖進(jìn)行了障板對(duì)矢量傳感器指向性影響的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，分析比較仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　 7.提出了障板條件下矢量傳感器指向性