[发明专利]一种测量声学覆盖层高频法向反射系数的装置及方法

说明书

本发明提供一种测量声学覆盖层高频法向反射系数的装置及方法，装置包括加压泵、罐体、吸声尖劈、支架、第一扫描机构、第二扫描机构，罐体为圆柱形，罐体的一端为球形封头，另一端为敞口，罐体的顶部有椭球形封头，吸声尖劈由不同直径的橡胶球串联而成，声学覆盖层安装在支架上，支架安装在罐体的敞口处，第一扫描机构安装在罐体内，第二扫描机构安装在罐体内；一种测量声学覆盖层高频法向反射系数的装置及方法，还包括测量方法；本发明提供了声学覆盖层高频法向反射系数的测量装置及测量方法，避免了常规测量方法中存在的球面波与声学覆盖层表面之间存在夹角而带来的较大误差问题。

技术领域

本发明涉及一种测量声学覆盖层高频法向反射系数的装置及方法，属于声学测量领域。

背景技术

目前，水下常用的测量声学覆盖层法向反射系数的装置为声管，相应的测量方法有脉冲法和双水听器传递函数法，该测量装置和测量方法要求声学覆盖层为小样品，同时，受声管中传播平面波的要求，测量频率有上限限制，例如Φ57声管的测量频率上限为15kHz。针对大样声学覆盖层法向反射系数的测量，可采用近场声全息的方法，通过将全息面上的声压信号进行空间傅里叶变换，计算声学覆盖层在各个方向声波入射时的反射系数，进而得到声波法向入射时的反射系数。近场声全息技术要求须在声源的近场进行测量，以便能够获取非均匀波(倏逝波)信息，加上低频声波的波长很长，使得近场声全息技术在低频段能够相对容易实现。相反，高频声波的波长短，这就要求测量水听器离声源的表面很近，而且声学覆盖层与声源之间的距离也要求很近，造成近场声全息技术在高频段较难实现。

随着国家重点研发计划---海洋声探测关键计量标准及溯源技术研究(2016YFF0200900)项目的批复，该项目需要完成计量校准多波束声呐的深度和分辨率工作，将设计制作一套多波束声呐的计量校准装置。在此装置中，需利用声学覆盖层吸收校准装置边界处的反射声波。多波束声呐的工作频率一般在100kHz-400kHz范围内，迫切需要了解此频率段声学覆盖层的反射系数。

但是，目前水下声学覆盖层的设计多为满足潜艇声隐身性能的需求，侧重的频率段为低频，为拓宽和提高声学覆盖层在低频段的吸声性能，声学覆盖层的内部开设各种形式的孔腔。关于声学覆盖层在高频段的吸声性能，大多认为橡胶材料属于粘弹性材料，由材料的粘性将入射声能转变为热能，消耗掉入射声波，达到消声效果，这也使得低频段声学覆盖层的结构是否能在高频段取得良好的吸声效果？而没有定论。

此外，在自由场中开展的声学覆盖层反射系数的测量方法，只要求声源距离声学覆盖层足够远，达到声源的远场，假定声波入射到覆盖层的表面相当于平面波(见GB/T14369-2011)，通过比较放置和不放置声学覆盖层时，距离覆盖层表面同一点的声压，计算声学覆盖层的反射系数。众所周知，由声源发射声波的波阵面是以声源表面作为起始面，随着距离逐渐扩大的一簇球形面，因此，当这样的声波入射至声学覆盖层的表面时，特别是界面为平面的声学覆盖层时，声波的波阵面与声学覆盖层界面存在一定的角度，此时的反射系数与入射波和其镜面反射角θ有关(见《理论声学》，张海澜编著，高等教育出版社，P317-P324)，这使得不同接收点处的声压波形是不同的，特别是当存在侧面波的情况下，此时若再按照球面波扩展规律去计算声反射系数是有较大误差的，而且频率越高，误差越大。

综上所述，目前还尚未形成声学覆盖层高频法向反射系数的测量装置及测量方法。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种测量声学覆盖层高频法向反射系数的装置及方法。