水聲功率放大器在聲壓嵌套陣輻射噪聲中的應(yīng)用

　　實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：波導(dǎo)環(huán)境下矢量/聲壓嵌套陣輻射噪聲測(cè)量驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

　　研究方向：水下航行器輻射噪聲測(cè)量精度問(wèn)題。鑒于我國(guó)海域波導(dǎo)環(huán)境對(duì)測(cè)量的影響，分析常用噪聲測(cè)量方法在不同波導(dǎo)環(huán)境下的測(cè)量結(jié)果，重點(diǎn)探討波導(dǎo)環(huán)境對(duì)輻射噪聲測(cè)量的影響，并定量研究不同方法在該環(huán)境下的測(cè)量誤差情況。

　　實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>驗(yàn)證基于聲壓嵌套陣的恒定波束形成技術(shù)對(duì)寬帶信號(hào)的不失真輸出能力、對(duì)比矢量嵌套陣與聲壓嵌套陣在波導(dǎo)環(huán)境下的噪聲測(cè)量精度差異、分析功率放大器在聲源激勵(lì)系統(tǒng)中的信號(hào)保真性能。

　　測(cè)試設(shè)備：信號(hào)源、功率放大器ATA-L6B、柱形聲源、垂直線陣、程控濾波放大器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、消聲水池

　　實(shí)驗(yàn)過(guò)程：通過(guò)ATA-L6B功率放大器將2000-3000Hz線性調(diào)頻信號(hào)放大，驅(qū)動(dòng)定制柱形聲源在消聲水池中輻射聲場(chǎng)；將聲源與12元垂直線陣平行布放于5m水深（水平間距4m），采用剛性支架固定功率放大器以抑制振動(dòng)干擾；通過(guò)Pulse數(shù)據(jù)采集分析儀(B&K3660-D)以50kHz采樣率同步采集陣列聲壓信號(hào)，經(jīng)PFI28000程控濾波放大器（200-4000Hz帶通）抑制環(huán)境噪聲；基于時(shí)延補(bǔ)償算法重構(gòu)聲場(chǎng)波束形成輸出，結(jié)合FFT譜分析與矢量/聲壓嵌套陣的時(shí)頻特性對(duì)比，量化驗(yàn)證恒定波束形成技術(shù)在波導(dǎo)環(huán)境中的寬帶保真度與空間增益性能。

圖1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的原理框圖

(a)柱形聲源實(shí)物圖(b)柱形聲源布放實(shí)物圖

圖2試驗(yàn)柱形聲源

(a)垂直線陣實(shí)物圖(b)垂陣線陣布放實(shí)物圖

圖3試驗(yàn)垂直線陣

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果：本研究通過(guò)消聲水池波導(dǎo)環(huán)境下的聲場(chǎng)激勵(lì)與垂直線陣測(cè)量實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)驗(yàn)證了矢量/聲壓嵌套陣的寬帶信號(hào)保真性與空間增益性能。實(shí)驗(yàn)表明，聲壓嵌套陣在2000-3000Hz頻段內(nèi)實(shí)現(xiàn)16.9dB空間增益，輸出信號(hào)與源信號(hào)相關(guān)系數(shù)達(dá)0.92，驗(yàn)證恒定束寬技術(shù)對(duì)寬帶線性調(diào)頻信號(hào)的無(wú)失真重構(gòu)能力；矢量嵌套陣通過(guò)振速分量解算進(jìn)一步抑制多途干擾，單水聽(tīng)器測(cè)量誤差從3.2dB降至1.1dB，信噪比額外提升6dB。功率放大器在驅(qū)動(dòng)120dB@1m聲壓級(jí)時(shí)總諧波失真（THD）<0.8%，保障了聲源激勵(lì)的穩(wěn)定性和相位一致性。該成果為水下目標(biāo)輻射噪聲高精度測(cè)量提供新方法，可應(yīng)用于艦船聲紋識(shí)別、水下通信聲場(chǎng)監(jiān)測(cè)等場(chǎng)景，突破傳統(tǒng)單水聽(tīng)器在復(fù)雜聲場(chǎng)中動(dòng)態(tài)范圍不足、抗干擾能力弱的瓶頸。

圖4不同聲速梯度下噪聲測(cè)量結(jié)果

圖5不同海底參數(shù)下噪聲測(cè)量結(jié)果

　　產(chǎn)品推薦：ATA-L系列水聲功率放大器

圖：ATA-L系列水聲功率放大器指標(biāo)參數(shù)

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