Technologie akustických vektorových měničů přitáhla velkou pozornost podvodního akustického průmyslu

The podvodní vektorový převodník se skládá z tradičního nesměrového snímače akustického tlaku a dipólově směrovaného bodového snímače rychlosti vibrací. Může současně měřit akustický tlak v bodě zvukového pole a několik ortogonálních složek rychlosti vibrací částic. Informace o amplitudě a fázi poskytly nové nápady pro řešení některých podvodních akustických problémů. Vzhledem ke své skutečné a potenciální technické aplikační hodnotě přitáhla technologie akustických vektorových senzorů v posledních deseti letech velkou pozornost komunity podvodní akustiky. Tento článek se pokouší shrnout historii vývoje, status quo a určitý pokrok ve výzkumu technologie akustických vektorových senzorů ve fyzickém základu, návrhu a výrobě ultrazvukových senzorů a souvisejících technických aplikací za posledních padesát let.

Jako nový typ podvodního akustického měřicího zařízení akustický vektorový převodník dokáže nejen měřit nejběžnější skalární fyzikální veličinu ve zvukovém poli - akustický tlak, ale také přímo a synchronně měřit vektor rychlosti vibrací částice média v kartézském souřadnicovém systému ve stejném bodě zvukového pole. Následující x,,,: axiální projekční složka, obecně používaná ve formě třísložkové a dvousložkové. Struktura se skládá z tradičního nesměrového snímače akustického tlaku a dipólově řízeného převodníku rychlosti částic. Snímač rychlosti částic je hlavní komponentou a jeho citlivost a pracovní stabilita omezují zvukový vektor. Návrh, výroba, zpracování, montáž, kalibrace a použití senzorů a mnoho dalších vazeb.

Ačkoli tento článek označuje tento typ snímače jako akustický vektorový převodník, má doma a v zahraničí různá jména. Například Rusko označuje převodník rychlosti vibrací částic jako vectorer-ceiver a akustický vektorový senzor se nazývá kompozitní přijímač (conlbinederceiver); ve Spojených státech se převodník zvukového vektoru také nazývá snímač akustického tlaku a rychlosti (presure-veloeity sensororp) a některé se nazývají sonda intenzity zvuku. Hlavní aplikační oblasti technologie akustických vektorových senzorů mohou zahrnovat podvodní akustický varovný sonar, vlečený line array sonar, boční pole conformal array sonar, rozněcovač zvuku dolu, sonar detekce torpéd, multistatický sonar, navigační polohování a distribuci sítě senzorů podvodních vozidel atd. V aeroakustice lze akustický vektorový měnič použít pro měření intenzity výstrahy na bojišti, hluk a identifikace zdroje zvuku u vrtulníků a dalších zdrojů zvuku, zvuku a stealth. elektromagnetický vektorový převodník, jehož forma zpracování signálu je podobná jako u podvodního zvuku.

Technologie akustických vektorových převodníků je jedním z výzkumných zaměření, které přitáhlo velkou pozornost ze strany společnosti podvodní měření akustiky v posledních deseti letech. Od klasických článků publikovaných americkými vědci v polovině 50. let o použití inerciálních senzorů k přímému měření rychlosti vibrací částic ve vodě až po úspěšný vývoj akustických vektorových senzorů vědci v bývalém Sovětském svazu v 70. a 80. letech 20. století. (kompozitní hydrofon) Byl prováděn výzkum hluku z mořského prostředí a teprve v 90. letech 20. století se postupně objevil výzkumný boom technologie akustických vektorových senzorů.

V roce 1991 ruští učenci publikovali první světovou monografii o technologii akustických vektorových senzorů 'acoustic vector-phase method, která obsáhle pojednávala o principech a aplikacích technologie akustických vektorových senzorů. The American Journal of Acoustics, Vol. 89, No. 3, 1991 A druhé číslo svazku 90, publikovalo tři články o akustickém vektorovém senzoru, který se dosud nevyskytoval ve vojenských aplikacích Spojených států. Tato technologie podnítila US Naval Research Agency (ONR) ) V roce 1995 sponzoroval Acoustic Society of America, aby uspořádala sympozium o akustickém vektorovém měniči, a publikoval sbírku esejů nazvanou 'Acoustic Particle Vibration Velocity Sensors: Design, Performance, and Application', která v podstatě odráží dosavadní výzkum v této oblasti, ale stále je to jeden z trendů amerických vědců V roce 1997 publikoval ruský vědec monografii 'Composite Underwater Acoustic Receiver' s1 A system, konkrétně pojednávající o návrhu, výrobě a kalibraci akustického vektorového měniče.

V roce 2001 uspořádalo US Naval Underwater Warfare Center (NUWC) seminář o směrovém akustickém měniči a poprvé pozvalo ruské učence k účasti. V roce 2002 OCEANS z IEEE vytvořila speciální síť 'Sound Particle Vibration Velocity Sensors', která pokrývá návrh, výrobu a experimenty s nízkofrekvenčními a vysokofrekvenčními zvukový vektorový převodník a výkon společných informací o akustickém tlaku a rychlosti vibrací zvukových částic při odpovídajícím zpracování pole atd. To vše odráží nejnovější výzkumnou situaci. 'Ocean Vector Acoustics' publikovaný v roce 2003 rozvinul výzkum charakteristik skalárního pole akustického tlaku hluku z mořského prostředí a navrhl kompletní sadu metod založených na akustickém vektorovém převodníku, jako jsou námořní experimenty, zpracování dat a teoretická analýza. Přestože se nápady na design moderního akustického vektorového měniče založeného na inerciálních senzorech a prototypy produkčních vzorků poprvé objevily ve Spojených státech, pod aktivní iniciativou a podporou Rževikna a Zacharova, Rusko musí pokročit v základním výzkumu a aplikačním výzkumu technologie akustických vektorových senzorů. Je to dál a bylo to hodnoceno jako jedna z deseti nejlepších podvodních akustických technologií v Rusku ve 20. století.

Související domácí práce lze vysledovat až k výzkumné práci na měření intenzity zvuku s gradientem akustického tlaku a duálním hydrofonem na počátku 90. let. Hlubší výzkum však začal po roce 1998. Experiment na jezeře Songhua v roce 1998 a pokus na moři v Dalianu v roce 2000 byly prvními dvěma polními experimenty s technologií akustických vektorových měničů v Číně, po nichž následoval experiment v nádrži v roce 2002 a ve Východočínském moři v roce 2003. Autor má tu čest účastnit se těchto experimentů a souvisejících výzkumů.