水听器
- 一种变温环境下水听器灵敏度校准系统的设计
来越高[1]。水听器作为声探测系统的重要组成部分，其灵敏度易受环境的影响，在使用之前需要在不同环境下对水听器的灵敏度进行测量，分析水听器灵敏度的影响因素，从而能实现对水听器灵敏度的补偿以及制作具有更高稳定性的水听器。在变温条件下,校准水听器灵敏度的传统方法包括耦合腔互易法、振动液柱法、行波管法等[2～5]。耦合腔互易法在测量中需要进行3组换能器的安装和4次转移阻抗的测量,测量过程比较繁琐[6]；振动液柱法校准水听器时虽然操作简单但是受限于腔体体积，在测量尺
计量学报 2023年2期2023-03-21
- DFB光纤激光水听器舷侧声障模块设计与实验验证
DFB光纤激光水听器舷侧声障模块设计与实验验证周 璇1, 宋文章1,2, 黄俊斌1*, 顾宏灿1, 赵宏琳1, 陈思彤1(1. 海军工程大学 兵器工程学院, 湖北 武汉, 430033; 2. 中国人民解放军91388部队, 广东 湛江, 524002)文中结合某水下平台舷侧的实际需求, 基于分布反馈式(DFB)光纤激光水听器技术, 设计小尺度舷侧模块。仿真中采用分层介质中的弹性波模型建立声障板模型, 并对声障板合理选材, 制备了4阵元DFB光纤激光水听器
水下无人系统学报 2022年2期2022-05-12
- 二维码技术在水听器配对过程中的应用研究
3）0 引言在水听器批量生产过程中，合格的单个水听器的性能参数之间也难免有些差异。为了使拖曳线列阵接收信号整体性能最佳，需要将水听器进行配对，提高水听器串性能的一致性。目前在水听器配对过程中，人工需要先读取大批量零散的水听器编号，将其从小到大依次排列，然后根据配对表，从排好序的大批量水听器中挑选出若干个指定编号的水听器，整个水听器配对过程十分烦琐耗时。二维码是一种能够实现自动识别信息、存储信息与追踪信息的信息技术[1-2]。二维码具有制作简易、可靠性高、成
电声技术 2022年3期2022-04-28
- 纤毛—硅柱结构MEMS二维矢量水听器设计与制备方法*
。MEMS矢量水听器通常被安装在浮标、鱼雷、潜标、无人潜航器(unmanned underwater vehicle,UUV)等水下浮动载体上，但由于水下环境复杂，平台运动、海浪、洋流的冲击会使平台振动从而对水听器造成干扰。目前水听器抑制振动噪声的研究已经持续多年。2012年，哈尔滨工程大学张俊等人研究了悬挂减振装置对矢量水听器性能的影响，证明了减振装置的必要性[3]。2016年，中北大学王续博等人设计并制造了一种差分型矢量水听器，将两根纤毛对称的置于中心
传感器与微系统 2022年3期2022-03-23
- 用于水下目标监测的低频同振式矢量水听器研制
)水声换能器(水听器)是有效的水下信息探测设备，受到各国的极大重视[1-2]。与传统的标量水听器基阵相比，矢量水听器无需成阵即可获得水中声场的矢量信息，具有体积小、质量轻等优势。目前，矢量水听器技术发展的主要方向包括低频检测、高信噪比、小型化[3-4]、阵列化[5]、新材料[6]、多用途、工程化应用等。船舶噪声会损害船员及海洋生物的健康，同时其可以在一定程度上反映船体状态[7]。布置水下声学平台并对船舶噪声进行监测，可以及时发现异常船舶噪声，保障人员健康安
无损检测 2022年1期2022-03-16
- 弛豫铁电单晶矢量水听器理论设计和实验研究
号的能力。矢量水听器作为一种组合型传感器，能够同时拾取水下声场的声压和质点振速信息，可以共点、同步、独立测量声场的声压标量和质点振速矢量的各正交分量，单个矢量水听器在小尺度情况下具有良好的与频率无关的偶极子指向性[1]。由于矢量通道灵敏度随着频率的降低具有6 dB/OCT衰减的规律，严重制约了矢量水听器的低频探测下限。为此作者开展了多种结构形式及不同有源材料的新型矢量水听器研究，其中采用高性能弛豫铁电单晶材料作为水听器的敏感元器件是提高矢量水听器灵敏度的有
声学与电子工程 2022年4期2022-02-13
- 基于ECM的水听器设计及信号采集实验方案
主要采用以矢量水听器为信号接收单元。国内研制的微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System，MEMS）矢量水听器具有灵敏度高、低频响应好、体积小等优点，能在水下获取目标声源的声音信息，但水下环境中水听器检测到的声音信号非常微弱。为了更好地进行后续的信号采集、分析和处理，水听器信号调理电路的合理设计对整个水声信号检测系统具有十分重要的意义［5-9］。现有的MEMS矢量水听器信号采集实验研究中水听器设计成本较高，并且信号采集过程较
实验室研究与探索 2021年11期2022-01-06
- 变温变压环境中大面积水听器灵敏度低频校准方法
面行波场，校准水听器灵敏度，并建立了校准装置[1]。行波管校准装置有着测量频率低、易于加压、变温等特点，采用了行波管互易法和比较法[2]。国内，杭州应用声学研究所曾建有水声换能器校准用行波管。在行波管校准水听器灵敏度时，管中形成行波场的过程较为复杂、时间长，校准效率低。目前国内，在变温变压环境下，一般使用耦合腔对水听器低频灵敏度进行校准[3]。为了提高水听器的工作性能，越来越多的水听器突破了传统的结构设计。大面积高分子压电薄膜水听器(PVDF水听器)广泛用
计量学报 2021年9期2021-11-01
- 硅基MEMS振速型矢量水听器设计
0 引 言矢量水听器可以同时共点感测水下声场的声压标量和质点振速矢量信号,相对传统声压水听器能获得更全面的声场信息。此外,矢量水听器所具有的指向特性使水声测量系统的线谱检测能力、抗相干干扰能力以及抗各向同性噪声的能力得到明显提高,因而有利于水下目标信号的检测,是水声技术领域重点发展的研究方向之一[1,2]。随着水听器技术不断发展,为满足水下安静型目标远距离检测识别对水听器低频检测能力不断提高的需求,低频化、小型化和集成化是未来矢量水听器技术的发展方向[3]
传感器与微系统 2021年10期2021-10-15
- 一种用于压电陶瓷水听器极性检测的方法
1]。压电陶瓷水听器是把水下声信号转换为电信号的换能器,广泛用于水声采集系统、声呐系统、地震勘探系统等,是海洋水声测量必需的信号采集设备。水下的探测、识别、通信以及海洋环境监测和海洋资源的开发,都离不开水听器[2]。在水声探测系统中进行数据采集时,水听器既与振动的或压力变化的介质接触,又与数据采集单元相连接。进行作业前,由于在生产组装或者检修过程中的人为疏忽,有可能造成水听器中1只或多只水听器极性相反的情况存在。水听器的极性直接与其输出信号的正反方向相关,
合肥工业大学学报（自然科学版） 2020年11期2020-12-05
- 5 Hz～10 kHz频率范围矢量水听器校准国际主导比对
1 引 言矢量水听器可以同步、共点测量声场中的水声声压及声压梯度(质点振速、质点加速度)等水下声场中的标量和矢量信息，自其诞生以来，一直是各水声研究强国关注的重点[1]。与此同时，矢量水听器校准方法和技术也得到相应的发展[2～5]。为了准确得到矢量水听器的性能指标，杭州应用声学研究所(HAARI)研究建立了矢量水听器驻波管比较法校准装置、自由场比较法校准装置和自由场互易法校准装置，保障矢量水听器的技术研究及其工程实用化应用和推广[6～9]。为了确保矢量水听
计量学报 2020年10期2020-11-06
- 中心固定组合矢量水听器结构变化形式研究∗
引言组合矢量水听器能够同时测量水下声场标量信息和矢量信息[1]，拓宽信号处理空间，提高低频指向性与信号处理增益，受到水声界的普遍重视[2～3]。文献[4～5]设计并研究了一种可通过中心位置固定安装的组合矢量水听器，其结构紧凑、安装方式合理，适合水下小尺寸平台的安装使用，在工作频带内可准确测量声场中声压与质点振速信息，兼具实用意义与推广价值。为丰富中心固定组合矢量水听器的结构形式，拓展其应用范围，并考察固定中心支柱的悬挂安装方式与传统框体悬挂方式对质点振速
舰船电子工程 2020年9期2020-10-30
- 大深度同振式矢量水听器耐压结构设计
引言同振式矢量水听器是一种能够直接测量水下声场矢量信息的声学接收换能器，具有低频性能好、灵敏度高等特点，单个矢量水听器即可测定声源目标的方位；它还具有体积小、功耗低、抗各向同性噪声、可分辨多目标等优点，非常适合在水下滑翔机、智能浮标等小型水下无人平台上应用[1]。随着耐压技术的发展，各种水下无人平台的工作深度越来越大，如天津大学的“海燕-Ⅱ”型滑翔机已经能够连续进行1 500 m深度的剖面滑翔[2]，中船重工710所的“HM-2000”型智能剖面浮标能够在
压力容器 2020年7期2020-08-12
- 低频弯曲式水听器研究
接收设备，声压水听器可以用来捕捉水下声压信号的细微变化，产生和声压成比例的电压输出，将声能转化成便于观察的电信号[1]，是保证被动声呐系统正常运行的关键设备，在水声研究中是不可缺少的必要设备[2]。但现有低频、高灵敏度的水听器，往往具有较大的尺寸[3]。三叠片圆盘结构的换能器，弯曲振动模态占振动主导地位，具有谐振频率低、尺寸小、结构简单等特点[4]。但在三叠片圆盘的应用中，较多的使用在发射换能器上或者矢量水听器上[5-7]，而在声压水听器上使用较少。低频弯
应用科技 2020年1期2020-06-18
- 一种耐静压分布反馈式光纤激光水听器探头设计
反馈式光纤激光水听器具有灵敏度高，抗电磁干扰能力强，传播损耗低和便于大规模复用的优点，在水声探测领域具有广阔的应用前景[1-5]。目前，分布反馈式光纤激光水听器已经由单个阵元研究走向多阵元研究，复用技术的成熟使分布反馈式光纤激光水听器能够大规模空间布置，得到更好的水声探测信号[6-12]。由于光纤激光水听器阵列工作时处于不同水深，因此设计出适应静水压环境下频率响应一致的光纤激光水听器阵元，是分布反馈式光纤激光水听器工程化急需解决的问题。在抗加速度方面，分布
应用光学 2020年2期2020-06-04
- 一种基于共振腔的新型水听器探究
72)0 引言水听器可以在水下将声信号有效地转化成电信号，通过处理电信号实现对声信号的应用，达到水下目标探测或水下信息提取的目的[1-3]。大多数水听器工作在共振频率的频段，频率响应平坦，可以接收宽频信号或用于标准水声计量。而一些探测和通讯用的水听器则工作在共振频率处，以便在特定频率有尽可能高的灵敏度，而在其他频率处灵敏度较低，以抑制环境噪声的干扰。实验证明，在非共振范围内水听器灵敏度要远低于共振频率周围的灵敏度[4]，且略微依赖于频率[5]。国内外学者已
压电与声光 2020年1期2020-03-12
- 圆柱形超高静水压水听器设计与测试
的深水换能器、水听器被广泛应用[1]。随着我国海军由近海向外海挺进，海洋探测活动不断向深海发展，深海空间站等军民融合技术的发展，需要对安装在上面的水声设备以及换能器、声学材料等开展声学性能测试和评价工作。目前最高10 MPa的工作静水压已不能满足当前发展的需要，需要研究更高静水压水声声压的计量技术。如果缺乏在高静水压下性能稳定的标准水听器，那么，检测深水换能器的电声参数就难以得到准确、可靠的保证，甚至还会造成严重差错。因此，耐超高静水压水听器的研制和测试技
应用声学 2019年6期2019-12-04
- MEMS矢量水听器阵列的仿真与实验研究
功耗、低成本是水听器和矢量水听器发展的重要方向,基于微电子机械系统(Microelectro-mechanical systems, MEMS)水听器和矢量水听器能满足这一要求[1]。低频、小型化、阵列化、低功耗、低成本是矢量水听器的发展方向,MEMS矢量水听器具有体积小、功耗低等优势[2],能够满足这类平台对体积、功耗等的要求。目前多数方位估计方法均是基于等间距均匀直线阵列的,本文利用MEMS矢量水听器进行了组阵仿真实验研究,因为这类型阵列的信号遵循范德
指挥控制与仿真 2019年5期2019-10-17
- 一种压电单晶矢量水听器的性能建模与分析
低，由传统声压水听器构成的水听器阵列为维持原有基阵规模，其阵列孔径会变得越来越大，这在一定程度上限制了其在实际工程中的应用。而矢量水听器作为一种新型水声测量设备，不但可以测量声场中的声压信息，还可以同步共点地测量出声场中的质点振速、位移或加速度等矢量信息的各正交分量，提供更全面的声场信息。对于加速度型矢量水听器，具有与频率无关的偶极子指向性，在低频和甚低频段同样可以获得良好的空间增益，可以有效解决传统由声压水听器所构成的声纳设备体积庞大的问题，因此低频、甚
压电与声光 2019年4期2019-08-29
- 基于HTCC电路的MEMS复合同振型水听器设计
0 引言同振型水听器是一种应用广泛的矢量水听器，能够同时拾取声场的标量信息和质点振速信息，提高对水下目标的定位能力。传统同振型水听器一般采用正交安装加速度计的方法来实现，一致性较差。将MEMS技术与传统水听器技术结合，研制出的MEMS矢量水听器具有体积小、成本低和一致性好等特点，已成为近年来水声领域的新热点之一[1-4]。随着水下目标辐射噪声的不断降低，对MEMS矢量水听器感知水下微弱声信号的能力提出新挑战[3-4]。目标信号中往往掺杂耦合进入的干扰，初始
无线电工程 2019年9期2019-08-26
- 行波管最优声场的获取方法研究
，需要至少两只水听器，配合传递函数法检测管体内声场分布[3]。此外为了便于实验操作与样品放置，行波管通常是分为上、下两部分，每个部分需要各装两只水听器。这使得行波管装置的B类测量不确定度分量个数较多，进而影响测量的准确性。在行波管测量中，行波场的理想程度是影响测量结果准确程度的主要因素之一。所有的行波管测量结果，都是建立在行波管内部分声场为行波场的前提之上得到的。保证行波管内产生的行波场足够理想是行波管准确测量的必要条件。在提高行波场理想程度的方法中，对行
声学与电子工程 2019年1期2019-04-18
- 一种平面型透声水听器的建模与特性研究*
023)平面型水听器与传统点元水听器相比,易于实现大面积布阵,因而具有接收孔径大、流噪声抑制能力强的优势。若在此基础上提高水听器的透声性能,将有效降低其对后方发射基阵的不利影响,提高可布阵空间宽容度,并在总体上提高接收基阵和发射基阵的综合探测性能[1-2]。聚偏二氟乙烯(PVDF)压电薄膜作为一种高分子传感材料,在水声探测、声学成像、声学材料测量、触觉感知、医疗检测等领域均有着广泛的应用[3-10]。与压电陶瓷材料相比,PVDF压电薄膜的特性阻抗与水介质接
传感技术学报 2018年9期2018-10-17
- 用于HIFU场测量的光纤Fabry-Perot水听器
y-Perot水听器2.光纤Fabry-Perot水听器光纤Fabry-Perot水听器结构如图1所示，光纤Fabry-Perot水听器是将一段外径为125 μm的石英毛细管内嵌于单模光纤中形成的低精细度的微型Fabry-Peort干涉仪，输入/输出光纤和反射光纤分别与石英毛细管连接处的界面作为Fabry-Perot干涉仪的两个反射面，石英毛细管的空气腔作为Fabry-Perot干涉腔。根据Fabry-Perot干涉仪原理，当两个反射面的反射率相等时，入射
电子世界 2018年14期2018-08-07
- 矢量水听器低频绝对校准装置研究
李佳桐 矢量水听器低频绝对校准装置研究成浩1，陈洪娟2，李佳桐3(1. 海军研究院，上海 200235；2.哈尔滨工程大学水声工程学院，黑龙江哈尔滨 150001；3. 中国电子科技集团第32研究所，上海 201808)提出了矢量水听器低频绝对校准装置。首先给出了矢量水听器绝对校准的原理，通过测量声源辐射面的加速度，利用驻波管中平面驻波声场中的声压、质点振速和质点加速度在垂直方向上的分布规律，得出了校准计算公式；之后对校准装置中平面驻波场在垂直方向上的分
声学技术 2018年3期2018-07-20
- 谐振式高灵敏度矢量水听器设计
方位信息，矢量水听器是一种最佳的选择[1～3]。矢量水听器具有宽带、一致的偶极子指向性及低频小尺寸等特点[4]；在水声测量系统中，采用矢量水听器可提高系统的抗干扰能力和线谱检测能力[5，6]。从能量检测的角度讲，采用矢量水听器可提高系统的抗各向同性噪声的能力，并可实现远场多目标的识别等，因此，矢量水听器的研究工作受到国内外极大重视[7～9]。目前，矢量水听器亟需解决大灵敏度、甚低频检测、小型化等几个问题。本文设计了一种谐振式高灵敏度矢量水听器，采用多器件共
传感器与微系统 2018年6期2018-06-05
- 薄壁压电圆管水听器灵敏度分析
23）压电圆管水听器具有尺寸小、声压灵敏度高、响应平坦、水平无指向性、结构简单和良好的深水性能等优点，在声呐设备中得到了广泛的应用。拖曳线列阵声呐中，阵元水听器基本为薄壁压电圆管水听器。水听器为了获得较为平坦的接收响应，一般采取远离谐振点的工作方式，该工作方式中，应用静态理论能够比较准确的计算压电圆管水听器的自由场声压灵敏度。但是随着武器装备的发展，对声呐的要求越来越高，自然也提高了对水听器的技术要求。线列阵声呐中水听器的工作频段从以前的几十赫兹到一两千赫
声学与电子工程 2017年4期2018-01-22
- 可刚性固定组合矢量水听器结构设计与响应分析*
性固定组合矢量水听器结构设计与响应分析*谢 攀 谢志强(91388部队93分队 湛江 524022)设计一种可刚性固定的组合矢量水听器,叙述其基本设计方法；建立中心固定式振速水听器的等效电路模型,详细推导其接收响应表达式,并与传统框架悬挂式振速水听器进行对比分析。结果表明,在设定的工作频带内,该组合矢量水听器可实现声场中声压与质点振速信息的测量；其振速输出响应与入射声波频率无关,主要受柔性材料阻尼、压电敏感材料物理参数影响,响应特征较传统框架悬挂式振速水听
舰船电子工程 2017年3期2017-04-07
- 双通道传递函数法测量矢量水听器自噪声
0 引 言矢量水听器具有自然低频余弦指向性以及抗各向同性噪声干扰能力，能够获得一定的空间增益[1-2]，因此在低频目标的远程探测领域具有更大的发展及应用潜力[3-5]。矢量水听器的自噪声大小决定了其对弱信号的获取能力，从而影响了声探测系统的性能。对矢量水听器自噪声的准确测量，是矢量水听器在远程探测领域工程应用中要解决的一项重要课题。相比于声压水听器，矢量水听器不但对声信号敏感，同时也对振动信号敏感。因此，矢量水听器自噪声测量受环境干扰严重。虽然利用减振、抽
声学技术 2017年6期2017-02-06
- 超短基线阵基元位置精确校准试验研究
准。提出了根据水听器基元稳态波形的相位差进行距离差测量的方法，并进行了消声水池试验，得到了超短基线对角基元的距离（孔径）和高度差以及对角基元连线的夹角，为超短基线工作时提供位置修正。超短基线；基元孔径；高度差；位置校准近年来，随着对海洋资源勘探的日益重视，声学定位技术得到了飞速的发展，其应用也越来越广泛。超短基线定位系统是一种常见的水下定位系统，适用于深海矿产资源的调查和开发、海底光缆管路的调查和维护等［1］，它具有尺寸小、易于安装、成本低等优点。超短基线
声学与电子工程 2016年2期2016-11-09
- 拖曳线列阵流噪声抑制实验
4～20个密排水听器构成水听器组较单个水听器在500 Hz以下可提高8 dB～15 dB左右的流噪声抑制能力，同时也可通过柔性的水听器安装结构达到抑制流激振动流噪声效果。声学；声纳探测；流噪声；噪声抑制；试验研究；拖曳线列阵声纳拖曳线列阵声纳具有孔径大、探测频率低、可变深、受本舰噪声干扰小和适装性强等特点，西方发达国家都在积极研究，并装备于各种大小舰艇。然而，拖曳线列阵声纳低频探测性能的提高，在很大程度上受到了流噪声的限制，有研究表明［1］当拖曳线列阵声纳
噪声与振动控制 2016年3期2016-10-14
- 悬浮式反鱼雷深弹的矢量水听器设计
鱼雷深弹的矢量水听器设计刘清慧，邓南明，王昊（中国人民解放军91388部队，广东 湛江，524022）为实现对来袭鱼雷的拦截，文中对悬浮式反鱼雷深弹可能采用的柱形矢量水听器进行了设计。首先，以刚性摆动柱形接收器声波接收响应模型为基础，推导了同振柱型矢量水听器的测量原理；通过计算机仿真，分析了采用压电加速度计的同振柱型矢量水听器相关参数的相互影响关系；最后选取设计了满足悬浮式反鱼雷深弹使用需求的矢量水听器技术性能参数。研究表明，在灵敏度和相位差条件允许的情况
水下无人系统学报 2016年3期2016-10-13
- 基于 LabVIEW 系统的水声测向方法设计
别设计基于标量水听器和矢量水听器的水下声源测向方法。基于 LabVIEW 虚拟仪器系统的设计可以提高开发灵活性，缩短开发周期并减少开发复杂度。通过验证基于虚拟仪器系统在互谱测向应用中的可行性，为未来开发水下设备提供一个新的思路。LabVIEW；测向；互功率谱0 引 言水下声学中，经常会涉及到一些水声测向方面的设备，这些设备多是基于水听器来进行测向。有时候有些设备还会要求到实时或者准实时处理接收到的水声信号，如为水声信号滤波。因此水声应用往往要涉及到很高的硬
舰船科学技术 2016年7期2016-10-09
- The Design and Implementation for Three Dimension Co-Vibrating Vector Hydrophone*
ction矢量水听器是一种新型水下声信号接收器，其通常包含声压水听器和矢量水听器两部分，声压水听器敏感元件为按不同方式极化的压电陶瓷，矢量水听器敏感元件可以是加速度传感器、速度传感器或位移传感器，维数可以根据需要做成一维、二维或三维［1］。矢量水听器矢量通道具有与频率无关的余弦指向性［2］，相比于传统声压水听器来说，单矢量水听器通过声压和振速联合信息处理，能有效抗各向同性噪声干扰，如果将矢量水听器组成阵列，能够增大阵列空间增益，还可以解决传统声压水听器阵列
传感技术学报 2016年6期2016-09-09
- 中频同振柱型矢量水听器及其支撑结构设计
频同振柱型矢量水听器及其支撑结构设计刘爽1,2，蓝宇1,2，李琪1,2(1. 哈尔滨工程大学水声技术重点实验室，黑龙江哈尔滨150001；2. 哈尔滨工程大学水声工程学院，黑龙江哈尔滨 150001)针对同振型矢量水听器后期悬挂金属弹簧或橡胶绳给使用者带来不便的问题，提出一种中频同振柱型矢量水听器及其支撑结构的设计方案。通过矢量水听器振动系统对其声学特性进行分析，通过ANSYS有限元软件，利用Mooney-Rivlin理论对圆环形橡胶弹簧在压缩情况下的水平
声学技术 2016年1期2016-09-07
- 光纤激光水听器研究进展
83）光纤激光水听器研究进展张文涛 李 芳（中国科学院半导体研究所 北京 100083）文章介绍了光纤激光水听器的基本原理，国内外光纤激光水听器的研究进展以及发展趋势，同时，详细介绍了 2005年以来中国科学院半导体研究所在光纤激光水听器技术方面的研究工作，包含了标量水听器技术、矢量水听器技术、水听器阵列技术、外场实验及行业应用等。目前，课题组光纤激光水听器声压灵敏度优于－140 dB re 1 pm/μPa，频响区间 20～2000 Hz，拖曳阵列外径小
集成技术 2015年6期2015-11-25
- 矢量水听器性能参数测试及分析
，笪良龙矢量水听器性能参数测试及分析韩梅，孙相杰，孙芹东，笪良龙(海军潜艇学院，山东青岛 266071)随着声呐探测系统性能和稳定性的不断提高，矢量水听器因能同时共点测量声波的声压和振速信息，已开始应用于声呐探测系统。为保障海上实验，设计制作了胶囊形三维压电同振式矢量水听器。依据比较法测量原理，分别在驻波声管和消声水池中，对矢量水听器的和通道的低频段和高频段进行了灵敏度和指向性测试。测试结果表明，该型矢量水听器灵敏度较高、指向性较好，能够满足海上实验的需
声学技术 2015年3期2015-09-08
- 光纤水听器引起各国关注
张乃千光纤水听器是一种建立在光纤传感和光电子技术基础上的水下声信号探测器。它通过高灵敏度的光纤相干检测技术，将水声信号转换成光信号，并通过光纤传至信号处理系统提取声信号信息。它可以有效克服传统的声呐系统需要大量水下电子元件和信号传输电缆、价格昂贵、重量较大、密封性不好等问题，有效提高水声信号的探测精度和系统的稳定度。光纤水听器技术的研究始于1977年，美国海军实验室Bucaro等人发表了光纤水听器的首篇论文，作为未来声呐系统的重要发展方向，此后各国相继开展
凤凰资讯报 2015年8期2015-06-10
- 水听器一致性对材料声反射系数全息反演精度的影响*
1)研究与探讨水听器一致性对材料声反射系数全息反演精度的影响*肖 妍1,2， 商德江1,2(1.哈尔滨工程大学 水声技术重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150001； 2.哈尔滨工程大学 水声工程学院，黑龙江 哈尔滨150001)采用近场声全息(NAH)法进行材料声反射系数测试时，一般采用水听器阵列进行全息数据采集。针对阵元通道之间的幅度和相位一致性对全息反演结果的影响，在不同扫描方式下进行了仿真分析。根据仿真结果，建议采用水听器阵单面隔行的扫描方式进行测量。
传感器与微系统 2015年4期2015-05-11
- 基于Parylene 封装的宽频带MEMS 矢量水听器*
种声纳系统，而水听器作为声纳的核心器件，其性能直接影响声纳的探测距离与定位精度。国内外研究小组提出了多种基于仿生纤毛的传感器，如压阻式三维力传感器［1］、光电式触觉传感器［2］，由于不涉及水下应用，所以，对封装要求相对简单，采用聚氨酯封装传导压力;还有高灵敏气流传感器［3］、宽频带气流传感器［4］，可以直接和被测媒介接触。An T C 提出一种基于多壁碳纳米管—聚吡咯涂敷的不锈钢网格，由于其超疏水性(接触角可达163°)，可以作为水下传感器的防水绝缘材料［
传感器与微系统 2015年8期2015-03-30
- 纤毛式MEMS 矢量水听器的优化设计与测试*
峻的形势，矢量水听器作为声纳系统的核心器件，其性能优劣直接决定声纳系统的好坏［1］。水听器的性能主要取决于灵敏度、工作频带和指向性。纤毛式MEMS 仿生矢量水听器现有封装为聚氨酯透声帽封装结构，但是封装结构的固有机械特性耦合作用于水听器MEMS 芯片上，导致水听器频率响应起伏较大，并在透声帽的共振频率处出现峰值，对芯片拾振特性产生影响［2］。本文对现有聚氨酯透声帽封装进行优化设计，提出嵌入式透声帽封装结构。现有纤毛材质采用光纤［3］，在综合考虑灵敏度和共振
传感器与微系统 2015年3期2015-03-26
- 单片集成四元阵列式MEMS 矢量水听器的研究*
重要。为了提高水听器的可靠性，本文采用由多个水听器敏感微结构构成的阵列，并采用MEMS 技术实现单芯片传感阵列一次集成。采用该技术成本低且加工制作方便，尤其适合批量化生产。单片集成阵列化不但可以大幅度降低水听器的制造成本，而且可以使得水听器的一致性更好，满足小型化设计要求。1 结构设计图1 敏感单元微结构阵列Fig 1 Microstructure array of sensitive unit在单个结构水听器［8～10］的基础之上，本文设计了2×2单片集
传感器与微系统 2015年1期2015-03-26
- 柔性元件对同振式矢量水听器接收性能影响研究*
件对同振式矢量水听器接收性能影响研究*谢 攀 张 恺(海军工程大学兵器系 武汉 430033)建立了同振球型矢量水听器的物理模型,利用该模型研究了柔性元件对水听器工作频率、振速幅值和相移等性能参数的影响规律。结果表明:水听器尺寸一定时,柔性元件弹性系数越小,水听器下限工作频率越低,一般在零点几到几赫兹之间;柔性元件主要影响低频段振速幅值测量,且弹性系数越大,影响越大,而振速测量过程中由柔性元件引起的相移几乎为零,可忽略不计。同振式矢量水听器; 柔性元件;
舰船电子工程 2015年4期2015-03-15
- 光纤弯曲圆盘水听器实验研究
）光纤弯曲圆盘水听器实验研究于振欣 刘瑞 葛辉良 金梦群 吴国军（第七一五研究所，杭州，310023）介绍了一种最新研制的光纤弯曲圆盘水听器。对其进行灵敏度测试实验，其测试结果表明该水听器对于水中的声信号接收状况良好，在测试的声信号频率区间内灵敏度较高，是一种可行的水听器设计方案。光纤水听器；圆盘形状；小体积；高灵敏度光纤水听器是建立在光纤、光电子技术基础上的水下声信号传感器，它能将水中传播的声信号变化转换成水听器内部光纤中传输的光信号的变化[1]，再通过
声学与电子工程 2015年3期2015-01-09
- 单个二阶组合水听器的性能分析
量系统中，声压水听器是最常使用的传感器，它测量某点的声压，获取声场的标量信息。矢量水听器（AVS：Acoustic Vector Sensor）可以同时测量声场中某点的声压和三个正交的振速分量（或声压梯度），高阶水听器可以获取声场中的高阶差分量，理论上它们获取了更多的声场信息，因而也具有更高的处理增益和空间指向性，近年来受到水声工作者的关注。矢量水听器的优势在于它具有与频率无关的偶极子指向性，单个矢量水听器便可实现三维空间的无模糊定向［1－2］。近几十年来
振动与冲击 2014年18期2014-09-19
- Design of MEMSBionic Vector Hydrophone Based on NBR Encapsulation*
峻的形势，矢量水听器作为声纳探测的重要组成部分，迫切需要采用新技术、新方法进行改进，以满足工程应用的需求［2］。而矢量水听器性能很大程度上取决于封装。纤毛式MEMS仿生矢量水听器现有封装为聚氨酯透声帽，虽然聚氨酯透声帽自身透声性能良好，但是聚氨酯透声帽固有机械特性耦合作用于MEMS芯片上，导致水听器频率响应起伏较大，并在透声帽的共振频率处出现峰值;且在自由场中，聚氨酯透声帽随声波摆动的偏斜量与液体质点位移不相符导致水声衰减引起水听器灵敏度下降。因此本文提出
传感技术学报 2014年1期2014-09-06
- 单压差型矢量水听器方位估计的优化研究
）单压差型矢量水听器方位估计的优化研究王绪虎1,2,陈建峰1,韩晶1,张群飞1(1.西北工业大学航海学院,陕西西安 710072;2.曲阜师范大学物理工程学院,山东曲阜 273165）针对压差型矢量水听器的直径波长比大于0.2时,利用它进行方位估计性能恶化的问题,提出一种修正的单个压差型矢量水听器多重信号分类(MUSIC)算法。修正方法通过修正压差型矢量水听器的阵列流型,提高了单个压差型矢量水听器MUSIC算法方位估计的估计精度,且在直径波长比大于0.2时
兵工学报 2014年3期2014-06-27
- 可刚性固定的同振圆柱型矢量水听器的设计
同振圆柱型矢量水听器的设计刘爽1，2，李琪1，2，贾志富2，刘勇2（1.哈尔滨工程大学水声技术重点实验室，黑龙江哈尔滨150001；2.哈尔滨工程大学水声工程学院，黑龙江哈尔滨150001）针对同振型矢量水听器使用弹簧悬挂不便的问题，提出一种采用圆环型橡胶弹簧作为悬置元件的新型可刚性固定式同振圆柱型矢量水听器的设计方案。该水听器可直接固定在水下平台用于测量水下声波质点加速度信号。推导了内置加速度计的该型水听器的声压灵敏度表达式。通过理论计算出橡胶弹簧的剪切
哈尔滨工程大学学报 2014年12期2014-06-24
- 一种自主定向磁复合三维MEMS矢量水听器
维MEMS矢量水听器李金平，史 鑫，王 晔，孙立凯，张 鹏（中国电子科技集团公司第49所，哈尔滨 150001）设计了一种自主定向的磁复合三维MEMS矢量水听器。该矢量水听器采用三维MEMS加速度传感器与磁传感器结构复合设计，并采用与信号处理电路紧靠方式，可减小噪声干扰及抑制信号衰减。通过磁复合三维MEMS矢量水听器解决单个矢量水听器定向精度不高问题。该矢量水听器完成了水下驻波场测试和无磁转台测试，测试结果验证了利用磁传感器补偿矢量水听器定向方法的可行性。
中国电子科学研究院学报 2014年6期2014-06-07
- 空气中矢量水听器相位差测试方法研究
1)空气中矢量水听器相位差测试方法研究王振1,2刘振江1,2项顼1,2于砚廷1,2李晔1,2(山东省科学院海洋仪器仪表研究所1,山东 青岛 266001;山东省海洋环境监测技术重点实验室2,山东 青岛 266001)为解决低频振速型矢量水听器相位差测试中出现的环境、体积受限问题,在分析矢量水听器用声压、振速传感器测试原理的基础上,设计了矢量水听器相位差测试装置。将该装置与驻波管进行对比验证,结果表明该装置可以满足矢量水听器相位差的测试要求,并且在甚低频范围
自动化仪表 2014年11期2014-05-25
- 单向水听器及其在波束形成中的应用
妮，郭拓单向水听器及其在波束形成中的应用魏志强，王英民，苟艳妮，郭拓(西北工业大学，陕西西安 710072)提出常规反向波束形成技术，构建了单向水听器，并探讨其应用于阵列波束形成的可能性。系统地构建单向水听器模型，导出常规反向波束形成技术，证明得到其空间响应单指向性的存在条件，其指向性指数在3~4.8 dB范围内。以单向水听器为基元构建标准线列阵进行常规波束形成，并与全向水听器比较，理论证明了使用单向水听器能够为线列阵提高3~4.8 dB的指向性指数。仿
声学技术 2014年6期2014-05-11
- 光纤光栅水听器研究进展
0012）光纤水听器是以光纤为传感和信号传输媒介的水下声压传感器，具有灵敏度高、抗电磁干扰强、全光传输、体积小、重量轻、易于组网等特点，已成为新一代水声探测装备发展的方向[1]。目前较为成熟的光纤水听器为干涉型，其原理是通过增加绕制光纤长度来获得高灵敏度，从而限制了干涉型光纤水听器的最小尺寸。随着光敏光刻技术的发展，在光纤上刻写光纤光栅功能器件的技术不断成熟，促进了光纤光栅传感技术的广泛应用。光纤光栅水听器以其体积小，复用能力强、成本低等优点，为解决阵列小
声学与电子工程 2014年1期2014-05-10
- 标矢量水听器阵列的定向性能对比研究
定位系统是利用水听器阵列拾取声场信息，对其进行处理，从而判断是否存在目标，估计目标运动参数，对目标进行定位。随着信号频率的不断降低，标量水听器阵列在保持一定增益、束宽的条件下，阵列孔径越来越大；而且，标量水听器阵列的方位分辨存在左右舷模糊的问题。而矢量水听器阵列能够解决上述问题[1]。矢量水听器能够接受振速和声压信号，标量水听器只能接受声压信号。在水下声场中，噪声可以分为各向同性噪声和各向异性噪声，由于振速具有与频率无关的自然指向性，能很好的抑制各向同性噪
仪表技术与传感器 2014年4期2014-03-21
- 一种响应平坦的宽带高灵敏度分布反馈光纤激光水听器
2052)光纤水听器具有高灵敏度、大动态范围、抗电磁干扰和易于大规模复用组阵等独特优势，在海军反潜、能源勘探、海洋渔业及水声物理研究等各领域有广阔的应用前景［1-4］。自1977年Bucaro 等［5］关于光纤水听器的文章发表以来，这项技术日益成熟。根据不同的传感机理，光纤水听器可以分为强度型、干涉型和光纤光栅型［6］。强度型光纤水听器信号处理比较简单，但容易受到光强度稳定性的影响［7-9］。干涉型水听器为了实现高灵敏度需要几百米长的光纤缠绕线圈，体积庞大
山东科学 2013年4期2013-08-29
- 矢量水听器相关性噪声的数值仿真方法
安芹力矢量水听器相关性噪声的数值仿真方法王绪虎1, 2, 陈建峰1, 安芹力1(1. 西北工业大学 航海学院, 陕西 西安, 710072; 2. 曲阜师范大学 物理工程学院, 山东 曲阜, 273165)矢量水听器阵列优化设计、性能分析和信号处理系统仿真中, 需要知道阵列输出噪声的协方差矩阵等信息。分析了各向同性噪声场中矢量水听器的相关性, 得出了矢量水听器的自相关和互相关函数的一般表达式。结合概率分析, 给出了一种简单的各向同性噪声场的数值仿真方法
水下无人系统学报 2013年5期2013-05-28
- 水听器混合阵列MUSIC方位估计研究＊
）1 引言矢量水听器较之传统的声压水听器，获取了更多的声场信息，这些丰富的声场信息为矢量阵的信号处理带来了更多的选择，也引起了国内外大量学者的关注[1～5]。在应用中，矢量水听器阵列存在一些问题，主要有两点：首先是矢量水听器阵列与声压水听器阵列相比通道数增加了三倍（二维矢量水听器阵列）或四倍（三维矢量水听器阵列），由于大孔径阵列可以增强阵列的方位分辨率和精度，因此通过增加矢量水听器阵元扩展阵列长度必将增加硬件开销、研制费用，信号处理器的复杂度亦有明显增加。
舰船电子工程 2012年1期2012-08-10
- 中频三轴向矢量水听器的研究
0001)矢量水听器由于具有偶极子指向性及低频段小尺寸等优点而受到普遍的关注。在水声测量系统中，矢量水听器的应用使系统的抗干扰能力和线谱检测能力获得提高。另外，采用单只矢量水听器通过联合信号处理，可实现目标方位的声压、振速组合估计。为了充分发挥矢量水听器在水声工程中的应用，可以将矢量水听器组成阵列来进一步提高系统性能，解决一些常规方法所不能解决的问题。在矢量水听器的工程应用中，同振型矢量水听器以其灵敏度高、灵敏度频响在工作频率范围内起伏小、指向性对称性好、
振动与冲击 2011年3期2011-06-02
- 全面感知水声信息的新传感器技术
换能器——矢量水听器(矢量传感器)，它可以同时共点地测量声场的声压和矢量(水媒质质点振速，振动加速度或声压梯度等)，使用矢量水听器比常规声压水听器能获得更全面的声场信息，因此，在水声技术中获得了广泛的应用，文中描述了矢量水听器的结构设计和工作原理及特性，给出了一些重要的应用例子。
物理 2009年3期2009-05-21