球形障板对矢量传感器测向的影响*

莫世奇 ，方尔正，李海霞，杨德森

(1.海军装备研究院，北京100161;2.哈尔滨工程大学水声技术重点实验室，哈尔滨150001)

矢量传感器由声压传感器和振速传感器组合而成，对声场中一点处的声压和质点振速可以进行空间共点、同步测量。其中，声压传感器无指向性，振速传感器的各通道均具有“8”字形指向性，利用单个传感器获取到的声压和振速信息便可完成测向工作。实际工程应用中，需要把矢量传感器固定在如舰船球鼻艏或者球形导流罩等载体上进行作业。这些载体的散射作用必然会导致传感器的输出结果发生畸变，影响测向结果［1－7］。因此，进行球形障板对矢量传感器测向影响的研究，可为工程应用中传感器的安装及测向校正工作提供帮助。

目前对前述问题的研究工作主要采用理论推导进行，但除了最简单的刚性球壳可以通过理论推导得到解析解外，当采用其它不同声学模型和不同特性结构时，则难以进行计算［8－15］。而采用 ANSYS软件进行建模并配合SYSNOISE软件进行求解是解决这一问题的良好手段［16］。本文中采用这一方法针对球形障板声散射对矢量传感器测向输出的影响进行了仿真研究，并通过水池实验进行了验证。

1 球形障板散射模型

不失一般性地假设球形障板位于声场中，假设内部真空的弹性球壳位于无限均匀的水介质中，水的密度ρ1，水中声速为c1。令弹性球壳的球心与坐标系的原点重合，且入射平面波的传播方向与x轴正向一致，弹性球壳的内外半径分别为b和a，M点处为待考察声场点，如图1所示。……