同振式矢量水听器动态范围测量方法研究

摘要

矢量水听器凭借其具有低频高灵敏度和良好余弦指向特性等优势在水声工程各领域得到广泛应用，特别是在低频远程目标探测中矢量水听器及其基阵与传统声压阵相比应用潜力巨大。因此，随着矢量水听器工程应用的不断深入，针对水下复杂的声学环境，研究矢量水听器的灵敏度、指向性等指标固然重要，但更为关键的是其能否在复杂水下声场中采集到“有效的”微弱声信号，这就涉及到矢量水听器动态范围参数的研究，包括矢量水听器在水下声场中能够拾取的最大不失真信号和最小等效自噪声信号的大小。为此，论文围绕矢量水听器动态范围参数的测量展开了一系列研究工作，并借由同振式矢量水听器进行验证实验。 论文在对矢量水听器灵敏度驻波管声场校准方法研究基础上，对于在驻波管中影响矢量水听器动态范围参数测量的因素进行了分析，为矢量水听器动态范围参数驻波管测量方法研究提供了理论参考;同时，对于矢量水听器动态范围参数测量中涉及过载时信号失真程度的评价指标—全谐波失真度的测量原理，以及等效自噪声测量中涉及消除和降低环境干扰的信号处理方法等进行了研究。 论文在现有的矢量水听器灵敏度驻波管声场校准装置基础上，建立了适合矢量水听器动态范围参数测量的新装置，并借助两只具有不同性能的同振式矢量水听器样品，对该装置的测量工作频带、测量动态范围以及测量不确定度等指标进行了研究，研究结果显示:论文研究的矢量水听器动态范围参数测试装置可以在20-2000Hz频带内，对等效噪声加速度值低于1μg、过载加速度值大于1g（即动态范围在120dB内）的矢量水听器的动态范围进行测试。