[发明专利]水池近场的双水听器相位差校准测量系统及其相位差校准测量方法

说明书

水池近场的双水听器相位差校准测量系统及其相位差校准测量方法，属于水声测量技术领域，为解决现有低频近场条件下位置误差对双水听器相位差校准影响大的问题。低频发射换能器刚性安装在支架的中部，两个水听器分别刚性安装在支架的两端，信号源发射的信号经过功率放大器提供给低频发射换能器，采用双通道数据采集器对两路数据进行同步采集；采集到的两路数据经过数据处理获得每个频点的相位；经过多次测量后求取平均值，获得两个水听器所在两个通道信号的相位差；将两个水听器的位置互换，获得两个水听器换位置后所在两个通道信号的相位差，求取两个相位差的平均值，获得测量系统所需测量的相位差。本发明用于对低频近场条件下的相位差测量。

技术领域

本发明涉及一种水池近场的双水听器相位差校准测量系统及其相位差校准测量方法，属于水声测量技术领域。

背景技术

通道间的相位误差是影响阵列信号处理的重要因素。相位误差由两部分组成，一是通道间电路系统引起的相位差，二是由水听器自身引起的相位差。针对通道间电路系统引起的相位差，可以利用电信号测得。而水听器之间的相位差需要通过借助与声源进行测量校准。

对于低频信号而言，在有限尺寸的水池内难以满足远场条件，主要表现为水听器声中心的位置误差或者声源的位置误差对相位误差的影响较大。

发明内容

本发明目的是为了解决现有低频近场条件下位置误差对双水听器相位差校准影响大的问题，提供了一种水池近场的双水听器相位差校准测量系统及其相位差校准测量方法。

本发明所述水池近场的双水听器相位差校准测量系统，该测量系统包括低频声源发射系统、双水听器接收系统和支架；

低频声源发射系统包括低频发射换能器、功率放大器和信号源；

双水听器接收系统包括两个水听器、两个信号调理电路和双通道数据采集器；

低频发射换能器刚性安装在支架的中部，两个水听器分别刚性安装在支架的两端，

信号源发射的信号经过功率放大器提供给低频发射换能器，低频发射换能器发射线性调频信号，

两个水听器接收线性调频信号并将其转换为电信号，经过信号调理电路进行滤波放大，采用双通道数据采集器对两路数据进行同步采集；

采集到的两路数据经过数据处理获得每个频点的相位；

经过多次测量后求取平均值，获得两个水听器所在两个通道信号的相位差；

将两个水听器的位置互换，获得两个水听器换位置后所在两个通道信号的相位差，

求取两个相位差的平均值，获得测量系统所需测量的相位差。

优选的，低频发射换能器发射的线性调频信号设置为：

调频带宽根据相位差校准要求设置；

脉宽为30s；

幅度通过信号源的输出幅度和功率放大器的增益进行调节，使得两个水听器接收的信号的信噪比大于20dB。

本发明所述基于水池近场的双水听器相位差校准测量系统的相位差校准测量方法，该测量方法的具体过程为：

S1、将低频发射换能器和两个水听器安装在支架上；

S2、两个水听器接收低频发射换能器发射的线性调频信号，并将其转换为电信号；

S3、信号调理电路对S2获取的电信号进行滤波放大，双通道数据采集器对两路数据进行同步采集；

S4、采集到的两路数据采用周期图法求取互功率谱；

S5、根据互功率谱获得辐角，辐角即为每个频点对应互功率谱的相位；