CN103869163A - 一种在非消声水池中测量换能器阵列互辐射阻抗的方法及其*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种测量换能器阵列互辐射阻抗的方法及***，所述的方法包含：步骤101）测量每个换能器在空气中的谐振频率和水中的谐振频率；步骤102）在非***水池选择Q个布放点，用于布放待测量的换能器对；步骤103）将待测量换能器对布放于上述布放点中的某个点上，在第一换能器和第二换能器以第一换能器空气谐振频率和水中谐振频率同相以及反相工作时，获得第一换能器在各种工作情况下的电阻和电抗；步骤104）重复上述步骤103）直至完成上述待测换能器对在所有Q个布放点处的电阻和电抗测量；步骤105）获得待测量换能器在各点的互辐射阻和互辐射抗，共得到Q个互辐射阻及互辐射抗，计算Q个互辐射阻或抗的均值分别作为最终测量的互辐射阻或抗。

Description

一种在非消声水池中测量换能器阵列互辐射阻抗的方法及其***

技术领域

本发明提出了一种在非消声水池中测量换能器阵列互辐射阻抗的方法，其目的是应用于换能器阵列参数的测量中，在存在反射声波的情况下测量出阵列中各换能器之间的互辐射阻抗。本发明也给出了在非消声水池中测量换能器阵列互辐射阻抗的***。

背景技术

理想的换能器阵列互辐射阻抗的测量应当在自由场中进行，一般来说，湖上和海上等外场试验的环境很接近自由场。但由于外场试验的准备工作烦琐，现场条件复杂，实施困难，测试周期长、费用高。换能器阵列互辐射阻抗值是影响换能器阵列性能的重要因素，需要在阵列的研发过程中就要进行测量，而这样的测量如果在外场进行，其代价过于高昂，因而在现有技术条件下，换能器阵列互辐射阻抗的测量通常在水池中完成。

消声水池能提供类似于自由场的环境，但对于那些工作频率不在消声范围之内的换能器阵列，消声水池仍然无法提供满意的测量环境，这种情况下的消声水池退化为一个普通的非消声水池。另外，消声水池造价极为高昂，并非所有的水声研究机构都有能力承担，他们大多使用的是非消声水池。因此，研究如何能够在非消声水池中进行换能器阵列互辐射阻抗的测量是有必要的。

发明内容

本发明的目的在于，为克服上述问题，本发明提供一种测量换能器阵列互辐射阻抗的方法和***。

为了实现上述目的，本发明提供一种测量换能器阵列互辐射阻抗的方法，该方法能够在非消声水池中、水箱中或***水池中测量性能及参数相似的压电陶瓷换能器阵列中两个换能器组成的换能器对的互辐射阻抗参数，所述的方法包含：

步骤101）测量每个换能器在空气中的谐振频率f_a、换能器的静态电纳值B₀和水中的谐振频率f_w；

步骤102）在非***水池中、水箱中或消声水池中选择Q个布放点，用于布放待测量的换能器对；

步骤103）将待测量换能器对布放于上述布放点中的某个点上，将待测换能器对中的第一换能器和第二换能器以第一换能器空气谐振频率和水中谐振频率同相以及反相工作时，获得第一换能器在各种工作情况下的电阻和电抗；

步骤104）重复上述步骤103）直至完成上述待测换能器对中第一换能器在所有Q个布放点处的电阻和电抗测量；

步骤105）依据待测换能器对在上述各点处的电阻计算待测换能器对在各点时的互辐射阻，共得到Q个互辐射阻；并依据待测换能器对在上述各点处的电抗及待测换能器对中的任意一个换能器的静态电纳值，计算待测换能器对在各点时互辐射抗，共得到Q个互辐射抗；

计算Q个互辐射阻的均值为测量得到的待测换能器对的互辐射阻，计算Q个互辐射阻抗的均值为测量得到的待测换能器对的互辐射抗，完成换能器对的互辐射阻抗的测量。

上述步骤101）进一步包含：

步骤101-1）获取换能器阵列中各换能器在空气中的导纳曲线图和水中的导纳曲线图；

步骤101-2）从空气中的导纳曲线图中获取空气中的谐振频率f_α和换能器的静态电纳值B₀，并从水中的导纳曲线图中获取水中的谐振频率f_w，其中从导纳曲线图中读取谐振频率方法为：查找电导曲线的最大值点，其所对应的频率就是谐振频率f_r，如果是空气中的导纳曲线图，则f_r为空气中的谐振频率f_a；如果是水中的导纳曲线图，则f_r为取水中的谐振频率f_w。

上述步骤102）进一步包含：

在非消声水池中随机选择Q个布放点；

或

选择阵列中的任意换能器k，计算其在水中辐射声波的波长，为：

$\mathrm{\λ}=\frac{c_0}{f_w^{\left(k\right)}}$

其中，c₀为水中声波的速度；

在非消声水池中指定一个λ×λ×λ的立方体区域，在这一立方体表面上及其内部区域内均匀取Q＝M³位置作为布放点，其中M≥4。

上述步骤103）具体包含：

将位于布放点上的第一换能器u和第二换能器v工作的条件下，依据下述方法测量换能器第一换能器u的电阻和电抗：

a)产生频率为

的信号，加载在第一换能器u和第二换能器v上，测量第一换能器u的电阻

和电抗

b）产生频率为

的信号，加载在第一换能器u上，并将该信号的相位改变180°，加载在第二换能器v上，测量出第一换能器u的电阻

和电抗

c）产生频率为

的信号，加载在第一换能器u和第二换能器v上，测量出第一换能器u的电阻

和电抗

d）产生频率为

的信号，加载在第一换能器u上，将该信号的相位改变180°，加载在第二换能器v上，测量出第一换能器u的电阻

和电抗

其中，

表示第一换能器u在水中的谐振频率，

表示第一换能器u在空气中的谐振频率。

上述步骤105）采用如下公式计算第一换能器和第二换能器之间的互辐射阻和互辐射抗：

待测换能器在各点的互辐射阻：

$r_{u,v}^{\left(q\right)}=\frac{R_{u.,v}^{(q,I)}\·\{{\left[R_{u,v}^{(q,\mathrm{II})}\right]}^2+{\left[X_{u,v}^{(q,\mathrm{II})}\right]}^2\}-R_{u,v}^{(q,\mathrm{II})}\·{\left\{\right[R_{u,v}^{(q,I)}]}^2+{\left[X_{u,v}^{(q,I)}\right]}^2\}}{2R_{u,v}^{(q,I)}{R}_{u,v}^{(q,\mathrm{II})}}$

待测换能器在各点的互辐射抗：

$x_{u,v}^{\left(q\right)}=\frac{1}{2}\{\frac{X_{u,v}^{(q,\mathrm{III})}[1+B_0^{\left(u\right)}{X}_{u,v}^{(q,\mathrm{III})}]+B_0^{\left(u\right)}{\left[R_{u,v}^{(q,\mathrm{III})}\right]}^2}{{[1+B_0^{\left(u\right)}{X}_{u,v}^{(q,\mathrm{III})}]}^2+{\left[B_0^{\left(u\right)}{R}_{u,v}^{(q,\mathrm{III})}\right]}^2}-\frac{X_{u,v}^{(q,\mathrm{IV})}[1+B_0^{\left(u\right)}{X}_{u,v}^{(q,\mathrm{IV})}]+B_0^{\left(u\right)}{\left[R_{u,v}^{(q,\mathrm{IV})}\right]}^2}{{[1+B_0^{\left(u\right)}{X}_{u,v}^{(q,\mathrm{IV})}]}^2+{\left[B_0^{\left(u\right)}{R}_{u,v}^{(q,\mathrm{IV})}\right]}^2}\}$

待测换能器对对应的最终的测量互辐射阻：

$r_{u,v}=\frac{1}{Q}\underset{q=1}{\overset{Q}{\mathrm{\Σ}}}{r}_{u,v}^{\left(q\right)}$

待测换能器对对应的最终的测量互辐射抗：

$x_{u,v}=\frac{1}{Q}\underset{q=1}{\overset{Q}{\mathrm{\Σ}}}{x}_{u,v}^{\left(q\right)}$

其中，

表示第一换能器u的静态电纳值，Q表示设置的布放点的数量，q为Q个布放点中的任意一个布放点，

为第一换能器u的互辐射阻，

为第一换能器u的互辐射抗。

基于上述方法本发明还提供了一种测量换能器阵列互辐射阻抗的***，该***能够在非消声水池中测量性能及参数相似的压电陶瓷换能器阵列中两个换能器组成的换能器对的互辐射阻抗参数，所述***包含：换能器静态参数测量装置、换能器阵列互辐射阻抗测量装置、处理装置和布放点设置及移动装置；

所述换能器静态参数测量装置，用于测量各换能器在空气中的谐振频率f_a、换能器的静态电纳值B₀及水中的谐振频率f_w，并将侧得的各参数输入互辐射阻抗测量装置设定信号源的频率；

所述换能器阵列互辐射阻抗测量装置将信号源输出的信号分给两个支路，其中第一支路包含依次串联连接的：第一功率放大器、功率分析仪及第一换能器阵元；第二支路依次包含串联连接的：移相器、第二功率放大器和第二换能器；且第一功率放大器和移相器分别与信号源输出端相连，所述第一换能器和第二换能器为待测量的换能器对；所述信号源用于分别生成第一换能器在空气中的谐振频率f_α及水中的谐振频率f_w；所述功率分析仪用于测定第一功率放大器驱动下的第一换能器的电阻和电抗；

所述处理装置依据换能器阵列互辐射阻抗测量装置测量得到的电阻和电抗计算得到待测换能器对的测量互辐射阻及测量互辐射抗；

所述布放点设定和移动装置，用于设定Q个布放点放置待测量的换能器对，并移动待测量换能器对在布放点的位置。

上述换能器静态参数测量装置具采用阻抗分析仪与第一换能器之间通过信号线连接，获得第一换能器在空气中的谐振频率f_a、换能器的静态电纳值B₀和水中的谐振频率f_w。

上述处理装置进一步包含：

存储单元，用于存放待测换能器阵元中的第一换能器阵元在不同布放点时得到的电阻和电抗；

第一处理存储单元，用于依据存储单元存储的电阻和电抗计算得到待测换能器对在各布放点上的互辐射阻及互辐射抗并进行存储；

第二处理单元，用于依据第一处理单元存储的各点的互辐射阻及互辐射抗得到待测量的换能器阵元对的测量互辐射阻及测量互辐射抗。

上述所述布放点设定和移动装置：

布放点设置单元，用于选择Q个点布放点的位置；

移动检测单元，用于检测完成待测换能器对在某个布放点的电阻和电抗测量；

移动单元，当移动检测单元接侧到某个布放点的测量完成时移动待测量的换能器对至Q个布放点的其余布放点。

上述第二处理单元采用如下公式计算待测量互辐射阻及测量互辐射抗：

测量互辐射阻：

$r_{u,v}=\frac{1}{Q}\underset{q=1}{\overset{Q}{\mathrm{\Σ}}}{r}_{u,v}^{\left(q\right)}$

测量互辐射抗：

$x_{u,v}=\frac{1}{Q}\underset{q=1}{\overset{Q}{\mathrm{\Σ}}}{x}_{u,v}^{\left(q\right)}$

其中，Q为布放点的数量，q为Q个布放点中的任意一个布放点，

为第一换能器u的互辐射阻，

为第一换能器u的互辐射抗。

与现有技术相比，本发明的技术优势在于：

本发明提供的技术方案能够替代外场实验或者消声水池实验，在非自由声场中测量出换能器阵列的互辐射阻抗，有效的解决了采用现有技术时需要进行外场实验或者需要使用造价高昂的消声水池。

附图说明

图1是本发明测量各换能器在空气中的静态参数测量装置示意图；

图2是本发明测量各换能器在水中的静态参数测量装置示意图；

图3是本发明提供的换能器阵列互辐射阻抗测量装置组成框图；

图4是测量得到的换能器阵列中某个换能器的导纳曲线图；

图5是本发明提供的测量换能器阵列互辐射阻抗的方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本发明的目的是提出一种在非消声水池中测量换能器阵列互辐射阻抗的方法及其***。

本发明针对非消声水池中反射声波影响测量的问题，提出了一种换能器阵列互辐射阻抗测量方法。本发明的方法应用于在水池中进行换能器阵列的参数测量。

本发明所述的换能器阵列互辐射阻抗测量方法适用于性能及参数相似的压电陶瓷换能器阵列，其技术方案为：

对于一个由N个换能器组成的阵列，每一个换能器1在空气中的谐振频率和水中的谐振频率以及静态电容值通过阻抗分析仪（2）测得，换能器u（3）和换能器v（4）（u，v＝1，2，3，…，N，u＜v）之间的互辐射阻抗通过信号源（5）、功率放大器1（6）、移相器（7）、功率放大器2（8）和功率分析仪（9）在非消声水池（9）中实现测量的，包括如下步骤：

步骤1、使用阻抗分析仪（2），在空气中和水中分别对每个换能器（1）进行阻抗测量，获取空气中的导纳曲线图和水中的导纳曲线图。

步骤2、从空气中的导纳曲线图中获取空气中的谐振频率f_α和换能器的静态电纳值B₀，从水中的导纳曲线图中获取水中的谐振频率f_w。

导纳曲线图如图4所示，从中读取谐振频率方法为：查找电导曲线的最大值点，其所对应的频率就是谐振频率f_r。如果是空气中的导纳曲线图，则f_r为空气中的谐振频率f_a；如果是水中的导纳曲线图，则f_r为取水中的谐振频率f_w。

从空气中的导纳曲线图中获取换能器的静态电纳值：在空气中的导纳曲线图中，读取f_a处电纳曲线的值B₀。

对于阵列中的第i个换能器（i＝1，2，3，…，N），其空气中的谐振频率记为

水中的谐振频率记为

静态电纳值记为

步骤3、设计换能器阵列布放点位置。布放点位置选择的原则为：选择一组数目较多的布放点，当换能器阵列在不同布放点处工作时，反射声波对阵列性能的影响是不同的。可以使用但不限于以下方案：

方案一、在非消声水池中随机选择Q个布放点（Q≥60）。

方案二、选择阵列中的任意换能器k，计算其在水中辐射声波的波长，为：

$\mathrm{\λ}=\frac{c_0}{f_w^{\left(k\right)}}$

其中，c₀为水中声波的速度。在非消声水池中指定一个λ×λ×λ的立方体区域，在这一立方体表面上及其内部区域内均匀取Q＝M³位置（M≥4）作为布放点。

步骤4、在所有Q个布放点上，按下列方法对换能器阵列进行测量：

①、将换能器阵列依照其工作时的放置方式布放，阵列中心为第q个布放点（q＝1，2，3，…，Q）。

②、指定两个换能器——换能器u（3）和换能器v（4）（u，v＝1，2，3，…，N，u＜v），功率放大器1（6）连接换能器u（3），功率放大器2（8）连接换能器v（4），功率放大器1（6）和功率放大器2（8）放大倍数相等，且除换能器u（3）和换能器v（4）之外阵列中其他各个换能器均不工作。在以下四种情况下，使用功率分析仪（9）测量换能器u（3）的阻抗：

情况I、信号源（5）产生频率为

的信号，移相器（7）不改变信号相位，利用功率分析仪（9）测量出换能器u（3）的电阻

和电抗

（u，v表示两换能器，q表示布放点，I表示不同的信号参数设置情况，下同）。

情况II、信号源（5）产生频率为

的信号，移相器（7）改变信号相位180°，利用功率分析仪（9）测量出换能器u（3）的电阻

和电抗

情况III、信号源（5）产生频率为

的信号，移相器（7）不改变信号相位，利用功率分析仪（9）测量出换能器u（3）的电阻

和电抗

情况IV、信号源（5）产生频率为

的信号，移相器（7）改变信号相位180°，利用功率分析仪（9）测量出换能器u（3）的电阻和电抗

③、在每一个布放点上，按照②测量所有的换能器对组合。

④、按照①—③测量所有布放点的情况。

步骤5、计算每一个布放点上各对换能器之间的相互作用。互辐射阻为：

$r_{u,v}^{\left(q\right)}=\frac{R_{u.,v}^{(q,I)}\·\{{\left[R_{u,v}^{(q,\mathrm{II})}\right]}^2+{\left[X_{u,v}^{(q,\mathrm{II})}\right]}^2\}-R_{u,v}^{(q,\mathrm{II})}\·{\left\{\right[R_{u,v}^{(q,I)}]}^2+{\left[X_{u,v}^{(q,I)}\right]}^2\}}{2R_{u,v}^{(q,I)}{R}_{u,v}^{(q,\mathrm{II})}}$

互辐射抗为：

$x_{u,v}^{\left(q\right)}=\frac{1}{2}\{\frac{X_{u,v}^{(q,\mathrm{III})}[1+B_0^{\left(u\right)}{X}_{u,v}^{(q,\mathrm{III})}]+B_0^{\left(u\right)}{\left[R_{u,v}^{(q,\mathrm{III})}\right]}^2}{{[1+B_0^{\left(u\right)}{X}_{u,v}^{(q,\mathrm{III})}]}^2+{\left[B_0^{\left(u\right)}{R}_{u,v}^{(q,\mathrm{III})}\right]}^2}-\frac{X_{u,v}^{(q,\mathrm{IV})}[1+B_0^{\left(u\right)}{X}_{u,v}^{(q,\mathrm{IV})}]+B_0^{\left(u\right)}{\left[R_{u,v}^{(q,\mathrm{IV})}\right]}^2}{{[1+B_0^{\left(u\right)}{X}_{u,v}^{(q,\mathrm{IV})}]}^2+{\left[B_0^{\left(u\right)}{R}_{u,v}^{(q,\mathrm{IV})}\right]}^2}\}$

其中，u，v＝1，2，3，…，N，u＜v，q＝1，2，3，…，Q。

步骤6、计算出各对换能器之间的互辐射阻：

$r_{u,v}=\frac{1}{Q}\underset{q=1}{\overset{Q}{\mathrm{\Σ}}}{r}_{u,v}^{\left(q\right)}$

互辐射抗：

$x_{u,v}=\frac{1}{Q}\underset{q=1}{\overset{Q}{\mathrm{\Σ}}}{x}_{u,v}^{\left(q\right)}$

其中，u，v＝1，2，3，…，N，u＜v。

r_u,v和x_u,v即为换能器u（3）和换能器v（4）之间的互辐射阻和互辐射抗（u，v＝1，2，3，…，N，u＜v）。

上述在非消声水池中测量换能器阵列互辐射阻抗的方法所采用的***为非消声水池中换能器阵列互辐射阻抗测量***。该***包括：换能器静态参数测量部分和换能器阵列互辐射阻抗测量部分。

换能器静态参数测量部分包括阻抗分析仪（2），与参数待测的换能器（1）之间通过信号线连接。

换能器阵列互辐射阻抗测量部分包括信号源（5）、功率放大器1（6）、移相器（7）、功率放大器2（8）和功率分析仪（9）。信号源（5）的输出端口通过信号线与功率放大器1（6）的输入端口和移相器（7）的输入端口相连；功率放大器1（6）的输出端口通过信号线与换能器u（3）相连，中间接入功率分析仪（9）；移相器（7）的输出端口通过信号线与功率放大器2（8）的输入端口相连；功率放大器2（8）的输出端口通过信号线与换能器v（4）相连。

阻抗分析仪（2）可以测量换能器在一定频率范围内的导纳曲线，用于测量换能器的阻抗特性。

信号源（5）用于生成指定频率的信号。

移相器（7）用于按照测量方法的要求，不改变或者反转信号源（5）生成信号的相位。

功率放大器1（6）和功率放大器2（8）用于放大信号。

功率分析仪（9）用于测定功率放大器1（6）驱动下的换能器u（3）的电阻和电抗。

总之，本发明所述的一种在非消声水池中测量换能器阵列互辐射阻抗的方法为：阵列中每一个换能器的谐振频率和静态电纳值通过阻抗分析仪测定；阵列中每一对换能器在谐振频率上的互辐射阻抗由信号源、功率放大器1、移相器、功率放大器2和功率分析仪测定。本发明所述的非消声水池中换能器阵列互辐射阻抗测量***包括信号源、功率放大器1、移相器、功率放大器2和功率分析仪，信号源通过信号线与功率放大器1和移相器相连，移相器通过信号线与功率放大器2相连，功率放大器1和功率放大器2分别通过信号线待测的换能器相连，功率放大器1与相应的换能器之间接入功率分析仪。

需要指出的是，以上所述仅为本发明在多核处理器访问磁盘阵列数据的高速传输技术实现方法中的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围，具有专业知识基础的技术人员可以由以上实施实例实现本发明，因此凡是根据本发明的精神和原则之内所做的任何的变化、修改与改进，都被本发明的专利范围所覆盖。

Claims (10)

1.一种测量换能器阵列互辐射阻抗的方法，该方法能够在非消声水池中、水箱中或***水池中测量性能及参数相似的压电陶瓷换能器阵列中两个换能器组成的换能器对的互辐射阻抗参数，所述的方法包含：

步骤101）测量每个换能器在空气中的谐振频率f_a、换能器的静态电纳值B₀和水中的谐振频率f_w；

步骤102）在非***水池中、水箱中或消声水池中选择Q个布放点，用于布放待测量的换能器对；

步骤103）将待测量换能器对布放于上述布放点中的某个点上，将待测换能器对中的第一换能器和第二换能器以第一换能器空气谐振频率和水中谐振频率同相以及反相工作时，获得第一换能器在各种工作情况下的电阻和电抗；

步骤104）重复上述步骤103）直至完成上述待测换能器对中的第一换能器在所有Q个布放点处的电阻和电抗测量；

步骤105）依据待测换能器对在上述各点处的电阻计算待测换能器对在各点时的互辐射阻，共得到Q个互辐射阻；并依据待测换能器对在上述各点处的电抗及待测换能器对中的任意一个换能器的静态电纳值，计算待测换能器对在各点时互辐射抗，共得到Q个互辐射抗；

计算Q个互辐射阻的均值为测量得到的待测换能器对的互辐射阻，计算Q个互辐射阻抗的均值为测量得到的待测换能器对的互辐射抗，完成换能器对的互辐射阻抗的测量。

2.根据权利要求1所述的测量换能器阵列互辐射阻抗的方法，其特征在于，所述步骤101）进一步包含：

步骤101-1）获取换能器阵列中各换能器在空气中的导纳曲线图和水中的导纳曲线图；

步骤101-2）从空气中的导纳曲线图中获取空气中的谐振频率f_α和换能器的静态电纳值B₀，并从水中的导纳曲线图中获取水中的谐振频率f_w，其中从导纳曲线图中读取谐振频率方法为：查找电导曲线的最大值点，其所对应的频率就是谐振频率f_r，如果是空气中的导纳曲线图，则f_r为空气中的谐振频率f_a；如果是水中的导纳曲线图，则f_r为取水中的谐振频率f_w。

3.根据权利要求1所述的测量换能器阵列互辐射阻抗的方法，其特征在于，所述步骤102）进一步包含：

在非消声水池中随机选择Q个布放点；

或

选择阵列中的任意换能器k，计算其在水中辐射声波的波长，为：

$\mathrm{\λ}=\frac{c_0}{f_w^{\left(k\right)}}$

其中，c₀为水中声波的速度；

在非消声水池中指定一个λ×λ×λ的立方体区域，在这一立方体表面上及其内部区域内均匀取Q＝M³位置作为布放点，其中M≥4。

4.根据权利要求1所述的测量换能器阵列互辐射阻抗的方法，其特征在于，所述步骤103）具体包含：

将位于布放点上的第一换能器u和第二换能器v工作的条件下，依据下述方法测量换能器第一换能器u的电阻和电抗：

a)产生频率为的信号，加载在第一换能器u和第二换能器v上，测量第一换能器u的电阻

和电抗

b）产生频率为的信号，加载在第一换能器u上，并将该信号的相位改变180°，加载在第二换能器v上，测量出第一换能器u的电阻

和电抗

c）产生频率为的信号，加载在第一换能器u和第二换能器v上，测量出第一换能器u的电阻

和电抗

d）产生频率为

的信号，加载在第一换能器u上，将该信号的相位改变180°，加载在第二换能器v上，测量出第一换能器u的电阻

和电抗

其中，

表示第一换能器u在水中的谐振频率，

表示第一换能器u在空气中的谐振频率。

5.根据权利要求1所述的测量换能器阵列互辐射阻抗的方法，其特征在于，所述步骤105）采用如下公式计算第一换能器和第二换能器之间的互辐射阻和互辐射抗：

待测换能器在各点的互辐射阻：

$r_{u,v}^{\left(q\right)}=\frac{R_{u.,v}^{(q,I)}\·\{{\left[R_{u,v}^{(q,\mathrm{II})}\right]}^2+{\left[X_{u,v}^{(q,\mathrm{II})}\right]}^2\}-R_{u,v}^{(q,\mathrm{II})}\·{\left\{\right[R_{u,v}^{(q,I)}]}^2+{\left[X_{u,v}^{(q,I)}\right]}^2\}}{2R_{u,v}^{(q,I)}{R}_{u,v}^{(q,\mathrm{II})}}$

待测换能器在各点的互辐射抗：

$x_{u,v}^{\left(q\right)}=\frac{1}{2}\{\frac{X_{u,v}^{(q,\mathrm{III})}[1+B_0^{\left(u\right)}{X}_{u,v}^{(q,\mathrm{III})}]+B_0^{\left(u\right)}{\left[R_{u,v}^{(q,\mathrm{III})}\right]}^2}{{[1+B_0^{\left(u\right)}{X}_{u,v}^{(q,\mathrm{III})}]}^2+{\left[B_0^{\left(u\right)}{R}_{u,v}^{(q,\mathrm{III})}\right]}^2}-\frac{X_{u,v}^{(q,\mathrm{IV})}[1+B_0^{\left(u\right)}{X}_{u,v}^{(q,\mathrm{IV})}]+B_0^{\left(u\right)}{\left[R_{u,v}^{(q,\mathrm{IV})}\right]}^2}{{[1+B_0^{\left(u\right)}{X}_{u,v}^{(q,\mathrm{IV})}]}^2+{\left[B_0^{\left(u\right)}{R}_{u,v}^{(q,\mathrm{IV})}\right]}^2}\}$

待测换能器对对应的最终的测量互辐射阻：

$r_{u,v}=\frac{1}{Q}\underset{q=1}{\overset{Q}{\mathrm{\Σ}}}{r}_{u,v}^{\left(q\right)}$

待测换能器对对应的最终的测量互辐射抗：

$x_{u,v}=\frac{1}{Q}\underset{q=1}{\overset{Q}{\mathrm{\Σ}}}{x}_{u,v}^{\left(q\right)}$

其中，

表示第一换能器u的静态电纳值，Q表示设置的布放点的数量，q为Q个布放点中的任意一个布放点，为第一换能器u的互辐射阻，

为第一换能器u的互辐射抗。

6.一种测量换能器阵列互辐射阻抗的***，该***能够在非消声水池中测量性能及参数相似的压电陶瓷换能器阵列中两个换能器组成的换能器对的互辐射阻抗参数，所述***包含：换能器静态参数测量装置、换能器阵列互辐射阻抗测量装置、处理装置和布放点设置及移动装置；

所述换能器静态参数测量装置，用于测量各换能器在空气中的谐振频率f_a、换能器的静态电纳值B₀及水中的谐振频率f_w，并将侧得的各参数输入互辐射阻抗测量装置设定信号源的频率；

所述换能器阵列互辐射阻抗测量装置将信号源输出的信号分给两个支路，其中第一支路包含依次串联连接的：第一功率放大器、功率分析仪及第一换能器阵元；第二支路依次包含串联连接的：移相器、第二功率放大器和第二换能器；且第一功率放大器和移相器分别与信号源输出端相连，所述第一换能器和第二换能器为待测量的换能器对；所述信号源用于分别生成第一换能器在空气中的谐振频率f_a及水中的谐振频率f_w；所述功率分析仪用于测定第一功率放大器驱动下的第一换能器的电阻和电抗；

所述处理装置依据换能器阵列互辐射阻抗测量装置测量得到的电阻和电抗计算得到待测换能器对的测量互辐射阻及测量互辐射抗；

所述布放点设定和移动装置，用于设定Q个布放点放置待测量的换能器对，并移动待测量换能器对在布放点的位置。

7.根据权利要求6所述的测量换能器阵列互辐射阻抗的***，其特征在于，所述换能器静态参数测量装置具采用阻抗分析仪与第一换能器之间通过信号线连接，获得第一换能器在空气中的谐振频率f_a、换能器的静态电纳值B₀和水中的谐振频率f_w。

8.根据权利要求6所述的测量换能器阵列互辐射阻抗的***，其特征在于，所述处理装置进一步包含：

存储单元，用于存放待测换能器阵元中的第一换能器阵元在不同布放点时得到的电阻和电抗；

第一处理存储单元，用于依据存储单元存储的电阻和电抗计算得到待测换能器对在各布放点上的互辐射阻及互辐射抗并进行存储；

第二处理单元，用于依据第一处理单元存储的各点的互辐射阻及互辐射抗得到待测量的换能器阵元对的测量互辐射阻及测量互辐射抗。

9.根据权利要求8所述的测量换能器阵列互辐射阻抗的***，其特征在于，所述所述布放点设定和移动装置：

布放点设置单元，用于选择Q个点布放点的位置；

移动检测单元，用于检测完成待测换能器对在某个布放点的电阻和电抗测量；

移动单元，当移动检测单元接侧到某个布放点的测量完成时移动待测量的换能器对至Q个布放点的其余布放点。

10.根据权利要求8所述的测量换能器阵列互辐射阻抗的***，其特征在于，所述第二处理单元采用如下公式计算待测量互辐射阻及测量互辐射抗：

测量互辐射阻：

$r_{u,v}=\frac{1}{Q}\underset{q=1}{\overset{Q}{\mathrm{\Σ}}}{r}_{u,v}^{\left(q\right)}$

测量互辐射抗：

$x_{u,v}=\frac{1}{Q}\underset{q=1}{\overset{Q}{\mathrm{\Σ}}}{x}_{u,v}^{\left(q\right)}$

其中，Q为布放点的数量，q为Q个布放点中的任意一个布放点，为第一换能器u的互辐射阻，

为第一换能器u的互辐射抗。

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