[发明专利]一种利用混响水池进行水声换能器互易校准的方法

摘要

本发明涉及一种利用混响水池进行水声换能器互易校准的方法。本发明包括：(1)根据待校准水声换能器的待校准最低频率选取相应尺寸的混响水池；(2)将任意一个无指向性声源和一个水听器组成发射接收换能器对，在消声水池内测量距离声源等效声中心1m远处开路输出电压并记录仪器发射接收参数；(3)将此发射接收换能器对放置于混响水池中，调节相同发射接收参数，采用空间平均法测量水听器开路输出电压等。采用本发明方法进行水声换能器校准，可以同时对多只水听器进行校准。减少了对实验水池的要求。在小尺寸混响水池或非消声水池，只要满足校准的频率范围即可采用此法进行校准。

主权项

1.一种利用混响水池进行水声换能器互易校准的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据待校准水声换能器的待校准最低频率选取相应尺寸的混响水池；(2)将任意一个无指向性声源和一个水听器组成发射接收换能器对，在消声水池内测量距离声源等效声中心1m远处开路输出电压并记录仪器发射接收参数；(3)将此发射接收换能器对放置于混响水池中，调节相同发射接收参数，采用空间平均法测量水听器开路输出电压；(4)利用水听器在消声水池和混响水池测量得到的开路输出电压，计算混响水池的互易常数；(5)在混响水池中，发射换能器发射声信号，互易换能器和接收换能器接收声信号，采用空间平均法测量互易换能器和接收换能器的开路输出电压；(6)互易换能器发射声信号，接收换能器接收声信号，采用空间平均法测量互易换能器的输入电流和接收换能器的开路输出电压；(7)利用测量到的电学值，计算互易换能器和接收换能器的自由场电压灵敏度；所述的混响水池的选择，根据待校准水声换能器的待校准最低频率选取相应尺寸的混响水池；混响水池容积最小为V：式中，待校准水声换能器校准最低频率f_l，水中声速c₀；所述空间平均法的具体操作过程如下：(1)混响移动区域的划分；将混响水池分为两个混响移动区域：发射移动区域和接收移动区域；混响移动区范围按照如下规则划分：射移动区域与接收移动区域距离大于临界距离；临界距离为发射移动区域和接收移动区域边界之间的最小距离，其值是测试最低频率波长的2倍和混响半径的4倍中的最小值；发射移动区域和接收移动区域的区域边界与池壁和水面的距离大于测试最低频率的1/4波长；(2)空间平均法测量；将发射器和接收器分别置于两个混响移动区域内；在测试过程中，发射器和接收器采用匀速、缓慢、随机的方式移动；在一次测量时间内发射器和接收器同时在各自的混响移动区内移动，移动速度小于0.1m/s，移动的路径大于2倍波长；使用数据采集器进行所述电压的采集，采用边移动边采集的方式，即在一次测量时间内，发射器和接收器开始移动后，数据采集器开始记录采集到的电压有效值；计算电压均方根值<e>为：式中，e_i为采集到的电压有效值，N为采集点数；混响水池互易常数的测量计算；将声源和水听器放置于消声水池中，水听器处于声源远场距离；信号源输出单频连续正弦信号，水听器接收声信号由数据采集器记录水听器开路输出电压；实验中记录实验仪器中各项设定参数；数据采集器测量记录水听器在各个频率下的开路输出电压e_test，并按照球面波扩散规律折算到距离声源1m远处的开路输出电压e_f：e_f＝e_test·r式中，e_test为水听器距离声源等效声中心距离r处测得的开路输出电压；采用该混响水池互易常数测量系统，将声源和水听器放置于待校准混响水池中，保持相同的发射接收参数，应用空间平均法测量水听器开路输出电压并计算开路输出电压<e_r>；根据在消声水池中测得的水听器开路电压e_f和在混响水池测得的开路输出电压<e_r>，计算得到混响水池中的混响水池互易常数J_r为：式中，ρ为水的密度，f为测量频率，r_c为混响水池的混响半径，其值为e_f与<e_r>之比。