CN111189525A - 一种水下***声源声功率测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的是一种水下***声源声功率测量装置。包括混响水池,在混响水池中布放有水听器阵列,在混响水池上方安装有横梁,安全容器吊放在横梁上,待测***声源置于安全容器中,安全容器侧面有航空插头,航空插头一端连接待测***声源、另一端连接***,安全容器外表面均布加速度传感器,加速度传感器和水听器阵列连接数据采集器、数据采集器连接数据处理用计算机。安全容器为一球形压力容器,顶部开口,开口可通过螺栓与封头紧固实现密封,封头上有泄压阀;安全容器上有加压口、压力表、放水口、航空插头。待测***声源通过细绳和弹簧固定在安全容器中,通过航空插头与***连接。本测量***能够快速准确的测量水下***声源的声功率。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种水下声源声功率测量装置。
背景技术
水下***声源具有高功率、宽频带、使用灵活机动等优点,被广泛应用与海洋水声环境调查和主动探测等领域。在使用水下***声源时,准确的测量水下***声源的声功率是前提。目前,水下***声源声功率的测量是通过在海洋环境中测量***声源的声源级得到的(肖勇兵等,海洋水声调查中***声声源级的测量分析,海洋技术学报,2009(2))。这种测量方法主要存在以下问题:一,试验费用昂贵、试验周期长;二,海洋声学环境复杂,背景干扰大,信噪比低;三,接收到的直达波信号会受海底和海面的反射波干扰。
混响水池是一种常用的水下声源声学特性测量装置,利用混响水池开展声学测量具有信噪比高、试验周期短、成本低、重复性好等优点。水下***声源是一种瞬态声源,在时域上持续时间短,瞬时能量高。专利申请号为201811028754.2的专利文件中提供了一种利用混响水池测量瞬态声源声功率的方法,如果利用混响水池测量水下***声源声功率能够弥补现有测量方法的不足。但是,由于水的可压缩性小,***声源在水下引爆时能形成很强的冲击波,直接将***声源置于混响水池中测量可能会损坏水池结构引发安全事故。因此专利公开号CN109238436A的专利文件中所提方法不能直接应用,需要一种测量***,能够限制水下***声源引爆时的能量,确保试验人员和设施的安全。专利申请号201510967326.6和专利申请号201511016197.9的专利文件中提供了水下***试验装置,这些装置都是用来评价***声源威力的试验装置,无法用于评价水下***声源的声功率。
目前,在现有技术中缺少能够利用混响水池开展水下***声源声功率的测量***。需要一种能够发挥混响水池优势的水下***声源声功率测量***。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够测量水下***声源声功率的水下***声源声功率测量装置。
本发明的目的是这样实现的:
包括混响水池,在所述的混响水池中布放有水听器阵列,在所述的混响水池上方安装有横梁,安全容器吊放在所述横梁上,待测***声源置于所述安全容器中,所述安全容器侧面有航空插头,所述航空插头一端连接待测***声源、另一端连接***,所述安全容器外表面均布加速度传感器,加速度传感器和水听器阵列连接数据采集器、数据采集器连接数据处理用计算机。
本发明还可以包括:
1.水听器阵列中各水听器间距离小于最小分析半波长。
2.所述安全容器为一球形压力容器,安全容器顶部开口,所述开口可通过螺栓与封头紧固实现密封,所述封头上有泄压阀,所述安全容器上有加压口,所述加压口上安装有压力表,所述安全容器底部有放水口。
3.所述安全容器内部安装有四支弹簧,所述待测***声源固定在四支弹簧上。
4.所述待测***声源通过细绳固定在四支弹簧上。
本发明提供了一种水下***声源声功率的测量***。与现有通过外场试验测量水下***声源声源级的方法相比,本测量***具有测量周期短、测量成本低、信噪比高、测量不确定度低、可重复等优势。本发明中的安全容器可以通过增压模拟不同海深环境,可以准确测量水下***声源在不同深度***时的声功率。本***提供的水下***声源声功率测量***能准确评价***声源的声功率,为海洋环境调查、主动探测等领域提供支撑。
附图说明
图1为本发明的水下***声源声功率测量装置的结构示意图。
图2为安全容器的结构示意图。
具体实施方式
下面举例对本发明做更详细的描述。
结合图1和图2,本发明的水下***声源声功率测量装置包括混响水池1,在所述的混响水池中布放水听器阵列2,要求各水听器间距离小于最小分析半波长;在所述的混响水池上方安装有横梁3,横梁用来吊放安全容器4;所述安全容器为一球形压力容器,安全容器顶部开口401,所述开口可通过螺栓403与封头402紧固实现密封,所述封头上有泄压阀404;所述安全容器上有加压口405,所述加压口上安装有压力表;所述安全容器底部有放水口406;所述安全容器侧面有航空插头407,所述航空插头一端连接安全容器中的待测***声源5、另一端连接***408;所述安全容器外表面均布加速度传感器6;所述安全容器内部安装有四支弹簧409,所述待测***声源通过细绳410固定在弹簧上;水下***声源声功率测量***还包括数据采集器7和数据处理用计算机8。
利用本发明的水下***声源声功率测量装置,按如下步骤开展水下***声源声功率的测量:
步骤1:将水听器阵2全空间布放在混响水池1中,要求阵元间距小于最高分析频率所对应的半波长;
步骤2:将加速度传感器6安装在安全容器4外表面;
步骤3:将水下***声源5通过细绳410固定在弹簧409上,将引线连接到航空插头407上;
步骤4:向安全容器4中注水,要求水位不超过加压口405位置;
步骤5:将封头402通过螺栓403与开口401密封;
步骤6:通过加压口405对安全容器增压至适当压力;
步骤7:将***408连接到航空插头407上;
步骤8:将安全容器4通过横梁3吊放在混响水池中;
步骤9:利用***408引爆待测水下***声源;利用加速度传感器6采集安全容器的振动数据;利用水听器阵2采集混响水池中声压的时域信号;利用试验数据计算得到水下***声源的声功率。
以上结合附图对本发明的实施方式做了详细说明,但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言,在不脱离本发明原理的和精神的情况下,对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型,仍落入本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种水下***声源声功率测量装置,其特征是:包括混响水池,在所述的混响水池中布放有水听器阵列,在所述的混响水池上方安装有横梁,安全容器吊放在所述横梁上,待测***声源置于所述安全容器中,所述安全容器侧面有航空插头,所述航空插头一端连接待测***声源、另一端连接***,所述安全容器外表面均布加速度传感器,加速度传感器和水听器阵列连接数据采集器、数据采集器连接数据处理用计算机。
2.根据权利要求1所述的水下***声源声功率测量装置,其特征是:水听器阵列中各水听器间距离小于最小分析半波长。
3.根据权利要求1或2所述的水下***声源声功率测量装置,其特征是:所述安全容器为一球形压力容器,安全容器顶部开口,所述开口可通过螺栓与封头紧固实现密封,所述封头上有泄压阀,所述安全容器上有加压口,所述加压口上安装有压力表,所述安全容器底部有放水口。
4.根据权利要求3所述的水下***声源声功率测量装置,其特征是:所述安全容器内部安装有四支弹簧,所述待测***声源固定在四支弹簧上。
5.根据权利要求4所述的水下***声源声功率测量装置,其特征是:所述待测***声源通过细绳固定在四支弹簧上。
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