水下无人航行器声学系统实收实发声隔离度分析研究

对某水下无人航行器声学系统在特定间距及频段条件下实收实发声隔离度进行了分析研究。在分析某水下无人航行器载体基本结构特征的基础上,通过ANSYS有限元建模仿真软件,对航行器声学系统实现实收实发的指向性和隔离度进行了仿真计算,并在消声水池对航行器声学系统实收实发隔离度进行了实验测试。研究结果表明,收发间距为3 m时具有一定的收发隔离度,若对隔离度有更高要求,则需采取调整收发换能器间距或对接收水听器加装吸声障板等技术措施,可为水下无人航行器声学系统设计及实现实收实发提供技术支持。     

基于座底式水声网络节点的跟踪测试技术研究

为了满足水下航行体的大范围水下定位跟踪测试要求,针对基于座底式水声网络节点的跟踪测试技术进行深入研究。设计了一种紧凑型水声网络节点,该节点采用卧式安装结构,可通过水声或光电信号进行回收控制,具有结构轻便、布放效率高、回收可靠等特点。利用该水声网络节点,串行布放在某水域组成座底式长基线跟踪测试系统,该系统具备定位跟踪、航行参数遥测等功能。针对其定位跟踪及航行参数遥测功能进行湖上跑船试验,试验结果证明,该系统定位跟踪精度高,航行参数遥测功能可靠,遥测误码率低,总体覆盖范围大,可广泛应用于水下航行体的定位跟踪、导航测试等,具有较高的工程实用价值。     

一种利用前盖板弯曲扩展带宽的纵向换能器仿真计算

在水声设备中常用水声换能器获取海洋信息,从而完成对水下目标的探测和识别工作.水声换能器已向低频、宽带、大功率、高效率、高灵敏度和小尺寸方向发展.本文对前盖板弯曲拓宽频率的纵向换能器进行了仿真计算,并对实物进行了测量,测量的结果表明,有限元仿真能有效计算压电换能器的性能.     

深水换能器现状及展望

国家近年来加强了对深海声学系统的应用研究,而深水水声换能器为深海科学研究提供技术支撑。为了对深水换能器的材料特性、耐压结构设计、在深水环境下发射性能和接收性能的测试手段能够深入了解,特别介绍了美国及中国深水换能器发展现状,并提出开展耐高静压换能器有源材料、耐高静压水声无源材料、换能器耐压结构和工艺、高静水压测量技术等方面的研究。     

一种声速-位置联合估计的水声导航定位方法

长基线水声导航定位方法利用各信标到水下航行器的信号传播时间和等效声速来估计水下航行器的位置,但各信标到水下航行器的等效声速估计存在误差,导致定位误差较大,且随着导航距离的增加,定位误差呈增长趋势。针对这一问题,提出了一种基于粒子滤波的水声导航定位方法,将等效声速和水下航行器的位置作为估计状态参量,通过测量信标信号到水下航行器的传播时间,建立粒子滤波模型对其位置进行估计,准确地估计并跟踪等效声速变化,从而提高定位精度,减小估计误差。仿真结果表明,在水下航行器初始位置未知的情况下,与常规方法相比,文中所提方法的定位精度提高了4倍左右。     

一种换能器基阵的测量分析

水声换能器基阵的波束宽度及束控是声呐水下分机的重要性能要求,它又是影响声呐设备总体性能的重要指标;本文主要介绍一种仿制换能器基阵单元波束宽度及束控后波束宽度的测量。     

水声材料研发、测试及系统开发

水声材料研发专业组隶属于杭州应用声学研究所换能器与水下声系统研发中心和国防科技工业水声计量一级站,从事水声材料研发和校准测试技术研究工作,可提供声学结构设计、硫化灌注工艺、声学性能测试、测量系统设计和丌发、消声水池工程项目等技术服务,提供无硫橡胶吸声尖劈系列、无硫橡胶吸声圆锥系列、耐压吸声术尖劈、耐压宽带反声障板、耐压吸声障板、耐压隔声构件、去耦复合材料、透声包覆层材料等产品。     

聚氨酯密封对高频换能器声性能影响的实验研究

水声换能器，小型水声换能器基阵的水密工艺有注油压力平衡密封、透声橡胶硫化密封以及真空结构密封等。近年发展使用的聚氨酯浇注密封，具有工艺简单，耐水压性能高等优点，而广受欢迎。同时发现，采用聚氨酯浇封后对水声换能器声学性能会产生一些影响，特别是高频水声换能器。设计人员往往为之不能接受，意见纷纭。本文一方面以充分的实验数据阐述了聚氨酯密封对换能器性能产生的不可忽视的变化，同时又以有力的实验数据阐明了只要水声换能器设计合理，聚氨酯密封对换能器性能影响可减低到最小。本文笔者认为聚氨酯密封值得推广，但工艺尚须进一步改进。     

基于近场测量法的水声换能器声场重建方法研究

为了提高对水声换能器声场分析的效率,开展了基于近场测量法的水声换能器的声场重建方法研究,首先将水声换能器的全息测量面近似为等效声源面,通过积分得到声场重建模型,然后利用自主研发的水下声场测量系统获得发射换能器全息测量面的复声压,实现对其声场的重建,最后比较不同全息测量面的重建结果和实测数据,并分析全息测量面的位置对重建结果的误差影响,得到了重建方法的有效测量区间。该声场重建方法可快速得到水声换能器的声场分布,并且准确可靠。     

一种水池用换能器微机测量系统

在水池中测量水声换能器性能要求有较高的测量精度。为了提高测量精度,消除偶然误差,一般要使同样测试至少进行十遍,而且需对测得的数据进行大量的计算和作图,这不仅给人们增加了繁重的工作量,也耗费了大量时间。为此,我们用PC-1500小型微机、RJK型多路数据采集接口(自制产品)、软件和测试仪表组成了一个换能器性能自动测量和数据处理系统。该系统采     

基于矢量运算的换能器指向性图修正方法

换能器的指向性测试是其声学性能测试的基本项之一。文章对换能器的指向性测试时,声中心与机械装置的旋转中心存在偏差的情况进行分析,并采用极坐标下矢量运算的方法进行理论分析和仿真,得出该偏差会直接对测试结果引入幅度与角度偏差,使全指向性换能器指向性图形成类似心形的指向性图,并得到了一种换能器指向性图修正方法。实测结果表明：当声中心与机械装置的旋转中心存在偏差时,换能器指向性响应测试及指向性开角的判读会存在偏差,同时文中提出的指向性图修正方法对此工况下的测试结果有较好的修正效果,有助于提高水声换能器指向性测量的精度,且具有良好的工程适用性。     

聚氨酯密对高频换能器声性能影响的实验研究

水声换能器，小型水声换能器基阵的水密工艺有注油压力平衡密封，透声橡胶硫化密封以及真空结构密封等，近年发展使用的聚氨酯浇注密封，具有工艺简单，耐水性能高等优点，而广受欢迎，同时发现，采用聚氨酯浇封后对水声换能器声学性能会产生一些影响，特别是高频水声换能器，设计人员往往为之不能接受，意见纷纭，本文一方面以充分的实验数据阐述了聚氨酯密封对换能器性能产生的不可忽视的变化，同时又以有力的实验数据阐明了只要水声换能器设计合理，聚氨酯换能器性能影响可减低到最小，本文笔者认为聚氨酯密封得推广，但工艺尚须进一步改进。     

收发合置水声管中使用宽带脉冲的吸声测量方案

水声管是水声材料吸声测量的重要实验平台。对于收发合置换能器水声管系统,目前常用的吸声测量信号是调制正弦信号。为了实现宽带测试,提出了水声管中宽带声脉冲的产生方法,并设计了电子开关延时控制电路。给出了基于收发合置型换能器水声管中宽带吸声测量结果。     

基于圆柱近场声全息的水下声源定位实验验证

为提高水下航行器的声隐身性,或者减少其对海洋环境的噪声影响,噪声源的定位与识别对于制定合理的控制方案具有重要的工程价值。同时,对水下航行器的声辐射特性进行评估和管理是其升级和使用过程中不可或缺的环节之一。近场声全息技术利用在船体表面附近测量面测得的声压数据,采用声场变换方法,既可反向重建辐射声源面声场从而定位船体上的噪声源,也可正向重建测量面外部声场从而预测远场声辐射。通过OROS水下声全息软件展示如何利用NAH进行声源定位和远场预测,该软件是目前市场上唯一的水下近场声全息解决方案。考虑到水下航行器以圆柱体结构居多,本文开展了圆柱近场声全息的实验研究,得到了准确的辐射声场信息,验证了该方法的准确性和有效性,为圆柱近场声全息技术的水下工程应用提供参考。     

浅析水空跨介质航行器仿生设计研究中的CAD技术应用

水空两栖跨介质无人航行器是近年来研究的热点,该航行器预期实现水下潜伏,跨水空介质状态转换和空中飞行这3种航行状态,存在着变密度、结构转换、动力转换等技术问题亟待解决.自然界中存在着可以自由穿梭于水空环境中的生物,将具有这种飞行本领的生物作为仿生对象,并进行系统研究,对突破跨介质无人航行器的关键技术研究有着重大意义.在介绍“鲣鸟”水空两栖跨介质无人航行器这一产品在工业设计流程中的仿生设计研究的基础上,对仿生设计的研究方法进行创新,阐述CAD技术在仿生设计中的应用方法及重要作用.     

关于水声换能器设计中的技术参数之推敲

大量的测量数据表明,水声换能器设计中的技术参数目前还不能牢牢控制产品的质量。有时会出现大量不合格,或者晶片不合格的,做成换能器后却能基本满足技术要求。还有在一年四季中,特别是夏天与冬天之差很大,如果水面舰艇声呐换能器,夏天合格的,冬天则会不合格。反之也如此。而冬天里换能器又有一种特别的现象发生,很大一部分换能器(尤其是弯曲振动形式的)经过一段时间低温会变得性能迟钝,到了天气热后,或加温到30℃一、二个小时再测,性能会大幅度好转。这充分说明目前设计人员还没有完全认识换能器的本质,往往发生很大的偏差。应当如何真正控…     

超空泡水下航行器直航弹道三通道控制与动态特性仿真

水下航行器在超空泡状态直航时,其运动模式和常规全沾湿水下航行器完全不同,为保证该模式下直航弹道的稳定性,提出对超空泡航行器的纵平面、水平面和横滚三通道进行特殊控制。从超空泡航行器流体动力产生的机理出发,分析了其力学特性,建立了航行器三通道空间运动模型;采用空化器首舵和航行器尾舵对超空泡航行器直航弹道进行控制,利用极限操舵的控制模式降低了三通道之间的耦合。针对超空泡航行器直航三通道进行了动态特性仿真,仿真结果表明弹道航向稳定、深度偏差小、横滚振荡幅度可控     

水声测量用声脉冲瞬态抑制方法的理论研究

水声测量用声脉冲瞬态抑制方法是根据所希望的发射信号对换能器等效电路进行反向推导,得到解析的激励电压波形,用该电压波形激励换能器,可在小空间水域中得到无瞬态过程的声压波形,用于对低频换能器的校准或声学材料性能的测量。     

圆筒侧臂梁增压型水声换能器研究

提出了一种圆筒侧臂梁增压型水声换能器的结构形式,阐述并分析换能器的工作原理.利用有限元软件ANSYS对换能器进行了建模,分析了换能器的振动模态、工作频率和接收特性等方面.基于有限元计算的结果,制作了换能器样品并对其进行了测量,测量结果与有限元计算结果相吻合.     

水声材料声学参数测试技术的进展

水声材料是水下声系统能力形成和发展的基础,其声学参数测试技术是确保水声材料构件功能实现的重要保障,然而目前水声材料构件的测试技术面临着低频拓展及高压拓展等方面带来的技术挑战。水声材料构件的声管测试技术可分为驻波管法、脉冲管法和行波管法,此3种方法在适用性方面相互补充,但存在测试构件尺寸小难以阐明结构的整体特性、构件与管壁间的缝隙造成测量失准的问题。自由场测试技术及压力罐测试技术是大面积水声材料测试的有效手段,但存在测试构件边缘衍射造成测量准确性降低的问题。对目前采用的水声材料测试技术及其研究现状进行了综述,讨论了各类测试技术存在的困难和挑战,并展望了水声材料构件测试技术未来的发展方向。