[发明专利]水下声基阵互辐射阻抗的光学测试方法

说明书

本发明属于水声测试技术基础领域，主要涉及一种水下声基阵互辐射阻抗的光学测试方法，其步骤如下：采用激光测振仪获取声基阵辐射表面及其辐射声场质点振动速度信息，然后利用经典的声阵互辐射阻抗理论计算。本发明的有益效果是：利用非接触式的测试方法克服了常用介入式声阵互辐射测试方法的不足，解决了低频大功率下水下声基阵互辐射阻抗测试所需方法与准确测试问题，为水下声基阵速度控制提供了互辐射模型，对低频大功率声基阵的研制提供了有力的技术保障。

技术领域

本发明涉及水声测试技术领域，主要是一种水下声基阵互辐射阻抗的光学测试方法。

背景技术

随着水声技术的发展，水声应用频率逐渐向低频扩展。为了增加对水下目标的远程探测和预警能力，尤其是要解决对低噪声目标的有效探测。主动声纳阵正逐渐向低频、大孔径、高功率方向发展，为了在有限的空间内实现足够高的发射功率，在主动声纳阵的设计中阵元通常采用密排方式布阵。当阵元间距不满足1/4波长的最低要求时，阵元间产生的互作用(即引起互辐射)会导致主动发射基阵的效率降低，不能形成预期的指向性，甚至出现个别基元吸收声功率，损坏发射设备，严重的会导致整个声纳阵的损毁。目前，在现役或在研的低频主动声纳设备的研制过程中都已发现互辐射的影响，特别是在大功率情况下影响更加明显，使某些工作频率点的性能与设计产生偏差。通常使用测试互辐射的阻抗法属于介入式测试，都是在相对小信号的条件下进行的，与声纳设备的实际使用环境存在很大的差异，不能准确反映声纳设备的实际性能。因此，鉴于现有的介入式测试方法无法开展大功率条件下声基阵阵元互辐射的计量测试，需要开展非接触式的低频主动声纳设备互辐射阻抗测试方法研究。

发明内容

本发明项目为了克服现有介入式声基阵辐射阻抗测试方法的不足，而提供一种水下声基阵互辐射阻抗的光学测试方法，提出了非接触式的光学方法测试声基阵辐射阻抗的方法，解决在大功率下低频主动声纳阵阵元互辐射阻抗的测试问题。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。这种水下声基阵互辐射阻抗的光学测试方法，包括如下步骤：

(1)、利用激光测振技术来提取水下声基阵工作时其表面或辐射声场信息，通过激光干涉仪直接测试被测声阵工作时表面振动速度分布或在声基阵辐射声场提取其辐射声场中水质点振速分布；

(2)、利用经典的声阵互辐射理论进行水下声基阵阵元辐射阻抗及其互辐射阻抗的估算。

更进一步的，所述的光学法提取水下声阵表面的振动分布或辐射声场信息的过程是利用激光干涉仪直接测试被测声阵工作时表面振动速度分布或在声基阵辐射声场提取其辐射声场中水质点振速分布，再通过经典的互辐射理论对声阵阵元的辐射阻抗及其互辐射阻抗进行估算。整个过程都是非介入式的，不会对声阵产生附加的振动质量。把激光测振用于水下声阵工作时其表面振速或其辐射声场中水中质点振速的提取，对前者采用经典声阵辐射阻抗理论进行估算，对后者需要近场声场反演到声阵表面后采用经典的声阵阵元辐射阻抗理论进行计算。

本发明目的是通过非接触式的光学方法直接扫描水下声基阵的表面或其辐射声场，通过多普勒激光测振仪对被测对象的表面振速或其辐射声场的振速信息进行提取，然后利用经典的声阵互辐射阻抗理论进行计算评估。针对不同的测试对象，实现的方式也略有不同，其具体的测试步骤如下：

(1)发射机激励声基阵辐射声场，激光测振仪通过透声窗发射激光束到被测声基阵的表面(或膜片表面(放置在声基阵的辐射声场内))，提取被测点的振动速度，通过激光束的扫描实现对整个声基阵的辐射面的振动速度的测试；

(2)对所测得的表面振速分布，用经典的声阵互辐射阻抗理论进行计算，就可以得到所测频率下被测声基阵的互辐射阻抗；

(3)改变激励频率，重复(1)和(2)的过程，就可以得到不同工作频率下声阵的辐射阻抗。