發(fā)布時(shí)間：2020-08-26 17:16

【摘要】：隨著應(yīng)用的需求,對(duì)矢量水聽(tīng)器的性能提出了更高的要求。如今對(duì)于傳統(tǒng)的橡膠繩或金屬?gòu)椈蓱覓斓氖噶克?tīng)器由于懸掛過(guò)程帶來(lái)的不便不能滿足實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景。再則,由于聲場(chǎng)矢量信息的豐富性,需要對(duì)更高階物理量的接收以滿足對(duì)聲場(chǎng)更深入的研究。因此本文設(shè)計(jì)了一種可固定安裝式二階聲矢量水聽(tīng)器來(lái)解決方便安裝及測(cè)量水下聲場(chǎng)二階量的目的。首先是利用泰勒展開(kāi)式對(duì)聲場(chǎng)中的各階次物理量進(jìn)行了分析,給出了利用聲場(chǎng)高階物理量對(duì)聲場(chǎng)聲壓分布的估計(jì)方法與其估計(jì)誤差。在給定10%的均方誤差情況下,利用零階物理量可估計(jì)直徑0.14波長(zhǎng)的聲場(chǎng)范圍。利用零、一階物理量便可以估計(jì)直徑0.32波長(zhǎng)的范圍。利用零、一、二階物理量可以估計(jì)到直徑0.49波長(zhǎng)的范圍。理論分析了差分代替微分測(cè)量聲壓梯度量時(shí)其測(cè)量誤差與各個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系,其中差分間距只會(huì)對(duì)幅度測(cè)量產(chǎn)生誤差,靈敏度失配對(duì)于幅度與相位都會(huì)產(chǎn)生較大誤差,水聽(tīng)器布放誤差對(duì)幅度會(huì)產(chǎn)生較大誤差,而對(duì)于相位的影響不大。通過(guò)對(duì)各個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整以控制測(cè)量誤差大小。然后設(shè)計(jì)了固定安裝式二階聲矢量水聽(tīng)器,運(yùn)用Comsol軟件對(duì)二階聲矢量水聽(tīng)器與加速度矢量水聽(tīng)器單元進(jìn)行仿真分析,對(duì)模態(tài),靈敏度及指向性進(jìn)行了分析,在3400Hz以下其接收性能都與理論相符。另外對(duì)聲場(chǎng)二階梯度量運(yùn)用理論推導(dǎo)與仿真分析對(duì)比的方式進(jìn)行研究,理論誤差分析與仿真分析的結(jié)果相吻合。通過(guò)分析結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)接收性能的影響,給出了二階聲矢量水聽(tīng)器的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。最后制作了固定安裝式二階聲矢量水聽(tīng)器樣機(jī),并在水池中對(duì)電聲性能進(jìn)行了測(cè)試,兩只矢量水聽(tīng)器單元在1kHz時(shí)靈敏度接近-187.5dB,二階純梯度靈敏度在1kHz時(shí)為-191dB,二階混合梯度靈敏度在1kHz時(shí)為-193dB,兩個(gè)靈敏度的斜率都接近11dB/oct,與理論計(jì)算的12dB/oct較為吻合。通過(guò)使用固定安裝式二階聲矢量水聽(tīng)器可以解決矢量水聽(tīng)器實(shí)際應(yīng)用中不方便使用的問(wèn)題,并且可以通過(guò)測(cè)量聲場(chǎng)中的二階梯度量來(lái)對(duì)水下聲場(chǎng)深入研究進(jìn)行支撐。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB565.1
【圖文】：

圖 1.1 SV-1 型（右邊）和 SV-2 型（左邊）矢量水聽(tīng)器于潛艇噪聲頻譜往往都集中在中低頻范圍內(nèi)，而矢量水聽(tīng)器的工作頻帶又都，因此矢量水聽(tīng)器的軍事用途越發(fā)被各國(guó)所重視。尤其是 1995 年和 2001 年和美國(guó)海軍水下作戰(zhàn)中心（NUWC）分別舉辦了有關(guān)聲矢量傳感器和指向性討會(huì)，會(huì)中詳盡的討論了矢量水聽(tīng)器相關(guān)理論及研究進(jìn)展，并出版了相關(guān)論著

圖 1.2 同振柱形矢量水聽(tīng)器及其懸掛系統(tǒng) G.C.Lauchle 等人研制了一種基于加速度計(jì)的通道與矢量信號(hào)通道，可以同時(shí)對(duì)兩種信號(hào)進(jìn)水聽(tīng)器上端面，在下端面采用兩個(gè)懸掛重物其傳感器敏感方向上可以自由振動(dòng)。而不會(huì)

圖 1.3 基于加速度計(jì)的聲強(qiáng)傳感器及其雙線懸掛系統(tǒng) 2011 年，美國(guó)研究人員制作出了一種基于非慣性式位移傳感器的矢量水聽(tīng)為渦流位移傳感器，可以對(duì)水的振動(dòng)位移進(jìn)行測(cè)量[13] [14]。圖 1.4 為該種矢意圖及其校準(zhǔn)設(shè)備。由于常規(guī)矢量水聽(tīng)器在低頻時(shí)的靈敏度較低，而且往往譜集中于低頻部分，因此矢量水聽(tīng)器在低頻時(shí)的接收性能往往不是很好。為

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

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相關(guān)會(huì)議論文 前2條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

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2 孫心毅;基于矢量水聽(tīng)器的高指向性二階水聽(tīng)器的研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

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本文編號(hào)：2805460