零阶及一二阶组合水听器的设计

论文摘要

组合水听器作为一种指向性接收器,可以同步共点测量声场一点处的许多物理量,由此得到的幅度和相位信息为解决一些水声问题提供了新的思路,因其实际的和潜在的工程应用价值,在最近十年与此相关的技术备受水声界关注。文中说明了如何利用有限差分来估计声压梯度和声压二阶梯度,并分析了所带来的误差。通过误差分析得出,建议利用在原点处的动圈速度计或加速度计和一个声压水听器实现二阶传感器。这样既可以消除声压梯度估计误差,又较大的减少了声压二阶梯度估计误差。因为此时,声压二阶梯度可以利用一阶有限差分进行估计。本文讨论了组合水听器的两种结构设计方案,并给出了组合水听器样器的实际结构。该水听器可以刚性固定于水下结构件上,测量声场一点处的声压、质点振速或加速度以及振速或加速度梯度。这样有可能免去同振型矢量水听器因弹簧悬挂所带来的一些问题。最后给出了样器的性能测试结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 水声换能器的地位和作用
• 1.2 声接收传感器的分类
• 1.3 零阶指向性接收器
• 1.4 一阶指向性接收器
• 1.4.1 双声压水听器型矢量水听器
• 1.4.2 外壳静止型矢量水听器
• 1.4.3 同振型矢量水听器
• 1.5 二阶指向性接收器
• 1.6 指向性声接收传感器的研究发展状况
• 1.7 本论文的主要工作
• 第2章 组合水听器有关声学理论
• 2.1 水下声场的泰勒级数展开
• 2.2 声场各阶量的指向性及灵敏度特性
• 2.3 组合水听器的指向性指数
• 2.4 本章小结
• 第3章 组合水听器的实现
• 3.1 有限差分法简介
• 3.2 声压各阶梯度的差分近似
• 3.3 各阶量差分近似的误差
• 3.4 本章小结
• 第4章 组合水听器的结构设计及制作
• 4.1 组合水听器的球壳选择
• 4.2 声压水听器的结构设计
• 4.3 一二阶水听器的结构设计
• 4.3.1 敏感元件分布式布置方案
• 4.3.2 敏感元件集总式布置方案
• 4.4 本章小结
• 第5章 零阶及一二阶组合水听器的测试
• 5.1 用比较法测试组合水听器的原理
• 5.2 测试距离的选定
• 5.3 组合水听器相关部件的测试
• 5.3.1 透声硅橡胶的性能测试
• 5.3.2 球壳透声性能测试
• 5.4 组合水听器的性能测试
• 5.4.1 组合水听器零阶量的测试
• 5.4.2 组合水听器一二阶量的测试
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢