[发明专利]用于声雷达应用的换能器阵列布置以及操作

权利要求书

1.一种用于声雷达系统的换能器阵列，该换能器阵列包括多个独立 的声换能器，每个声换能器均限定圆形的有效声音发射和接收区域，每 个换能器向大气中发射声音并检测所发射的已经由大气反射回来的声 音；

其中所述换能器被布置在基本上平的、大致六边形的网格填充布置 中，其中每个换能器的有效区域占据阵列的六边形部分，并且所述六边 形部分以多个平行排密集填充；

其中所述换能器阵列包括多排紧密填充的基本相同的换能器，同时 相邻排中的所述换能器在垂直于所述排的纵向轴线的方向上彼此偏移换 能器宽度的大约一半；

所述换能器阵列被操作，以产生被间隔开大约120度方位角的三个 连续的、基本上相同并对称的波束，其中组成一排的所述换能器以基本 上相同的频率同步地操作，并且每个连续排的操作是相对于当下运行的 紧前排进行统一地周相移动，从而产生在相对于所述换能器的平面的一 定高度上倾斜的波束；

所述换能器阵列的操作借助于所述声雷达系统通过信号发生器为相 位转换控制装置提供信号来完成，所述相位转换装置为所述换能器阵列 提供适当的换能器驱动信号，由所述换能器阵列所接收的回波信号由一 定线路发送到所述声雷达系统的接收器和处理器，所述处理器输出从所 述声雷达系统得到的大气信息；

所述换能器阵列被竖直定位在外壳中，所述外壳呈喇叭形状，具有对 称的形状，限定了围绕外壳中心竖直轴线间隔开120度的三个相同形状 的凸起部。

2.根据权利要求1所述的换能器阵列，其中所述换能器中的每一个 限定大致为六边形的周边形状，并且所述阵列围绕以60度间隔开的六个 径向轴线对称。

3.根据权利要求2所述的换能器阵列，其中所述排与排之间的周相 移动大约为60度。

4.根据权利要求3所述的换能器阵列，其中所述波束的角宽度从所 述波束的主轴线到所述波束的半功率点大约为5度。

5.根据权利要求3所述的换能器阵列，其中所述三个连续波束中的 每个波束沿着主波束轴线发射，并且所述三个连续波束的主轴线位于基 本上相同的高度处。

6.根据权利要求5所述的换能器阵列，其中所述三个连续波束的主 轴线位于与换能器平面的法线呈大约10度的高度处。

7.根据权利要求6所述的换能器阵列，其中所述三个连续波束的主 轴线位于与换能器平面的法线呈11.2度的高度处。

8.根据权利要求1所述的换能器阵列，其中所述换能器阵列至少包 括三十六个换能器。

9.根据权利要求8所述的换能器阵列，其中所述换能器被布置成至 少七排。

10.根据权利要求9所述的换能器阵列，其中所述换能器阵列限定 六个边，并且所述阵列的六个边中的每个边都包括至少四个换能器构成 的一排。

11.根据权利要求10所述的换能器阵列，其中位于所述换能器阵列 的每个边所包括的排之后的那排至少包括五个换能器，在该排之后的三 排中的每排至少包括六个换能器，在这三排之后的那排至少包括五个换 能器，以及最后一排是至少包括四个换能器的另一个边构成的排。

12.根据权利要求1所述的换能器阵列，其中所述换能器的有效区 域至少包括阵列的整个区域的大约90％。

13.根据权利要求1所述的换能器阵列，其中所述换能器是相同的 高音号筒。

14.根据权利要求13所述的换能器阵列，其中所述换能器的直径约 为3英寸。

15.根据权利要求1所述的换能器阵列，其中所述换能器具有塑料 圆锥体。

16.根据权利要求15所述的换能器阵列，其中所述换能器的圆锥体 由聚碳酸酯制成。