Tehnologija akustičnih vektorskih pretvarača privukla je veliku pozornost industrije podvodne akustike

The podvodni vektorski pretvarač sastoji se od tradicionalnog neusmjerenog senzora zvučnog tlaka i dipolno usmjerenog točkastog senzora brzine vibracija. Može istovremeno mjeriti zvučni tlak u točki zvučnog polja i nekoliko ortogonalnih komponenti brzine vibracija čestica. Podaci o amplitudi i fazi pružili su nove ideje za rješavanje nekih podvodnih akustičkih problema. Zbog svoje stvarne i potencijalne vrijednosti inženjerske primjene, akustična vektorska senzorska tehnologija povezana s ovim privukla je veliku pozornost zajednice podvodne akustike u posljednjih deset godina. Ovaj članak pokušava sažeti razvojnu povijest, status quo i određeni napredak u istraživanju tehnologije akustičnih vektorskih senzora u fizičkoj osnovi, dizajnu i proizvodnji ultrazvučnih senzora i srodnim inženjerskim primjenama u posljednjih pedeset godina.

Kao nova vrsta opreme za podvodno akustičko mjerenje, The akustični vektorski pretvornik ne samo da može mjeriti najčešću skalarnu fizikalnu veličinu u zvučnom polju - zvučni tlak, već također izravno i sinkrono mjeri vektor brzine vibracija čestica fluidnog medija u kartezijskom koordinatnom sustavu na istoj točki u zvučnom polju. Sljedeći x,,,: komponenta aksijalne projekcije, općenito se koristi u obliku trokomponentnih i dvokomponentnih. U strukturi se sastoji od tradicionalnog neusmjerenog senzora zvučnog tlaka i dipolno usmjerenog pretvarača brzine čestica. Pretvarač brzine čestica je glavna komponenta, a njegova osjetljivost i radna stabilnost ograničavaju vektor zvuka. Dizajn, proizvodnja, obrada, montaža, kalibracija i uporaba senzora i mnoge druge poveznice.

Iako se u ovom radu ova vrsta senzora naziva akustični vektorski pretvornik, on ima različite nazive u zemlji i inozemstvu. Na primjer, Rusija pretvarač brzine vibracija čestica naziva vektorer-prijemnik, a akustični vektorski senzor naziva se kompozitni prijemnik (conlbinederceiver); u Sjedinjenim Američkim Državama, pretvarač vektora zvuka naziva se i senzor brzine zvuka (presure-veloeity sensororp), a neki se nazivaju i sonda intenziteta zvuka. Glavna područja primjene tehnologije akustičnih vektorskih senzora mogu pokriti podvodni akustični sonar za upozorenje, sonar s tegljenim nizom, sonar s konformnim nizom s bočnim nizom, zvučni upaljač za mine, sonar za otkrivanje torpeda, multistatički sonar, navigacijsko pozicioniranje i distribuciju mreže senzora za podvodna vozila, itd. U aeroakustici, akustični vektorski sonar može se koristiti za detekciju uzbune na bojnom polju za helikoptere i nevidljivost zrakoplov, identifikaciju izvora buke i intenzitet zvuka, mjerenje zvučne snage, itd. Osim toga, tu su i elektromagnetski vektorski pretvornici, čiji je oblik obrade signala sličan onom podvodnog zvuka.

Tehnologija akustičnih vektorskih pretvarača jedan je od istraživačkih fokusa koji je privukao veliku pozornost industriji mjerenja podvodne akustike u posljednjih deset godina. Od klasičnih radova koje su američki znanstvenici objavili sredinom 1950-ih o upotrebi inercijalnih senzora za izravno mjerenje brzine vibracija čestica u vodi, do uspješnog razvoja akustičnih vektorskih senzora od strane znanstvenika u bivšem Sovjetskom Savezu 1970-ih i 1980-ih. (kompozitni hidrofon) Provedeno je istraživanje buke morskog okoliša, a tek je 1990-ih postupno došlo do procvata istraživanja tehnologije akustičnih vektorskih senzora.

Ruski znanstvenici su 1991. godine objavili prvu svjetsku monografiju o tehnologiji akustičnog vektorskog senzora 'metoda akustičnog vektora-faze', koja sveobuhvatno raspravlja o principima i primjeni tehnologije akustičnog vektorskog senzora. The American Journal of Acoustics, svezak 89, br. 3, 1991. I drugo izdanje sveska 90, objavilo je tri rada o istraživanju akustičnog vektorskog senzora od strane znanstvenika iz Sjedinjenih Država i Rusije. Ovakva situacija se nikada prije nije dogodila. Potencijalna vojna primjena ove tehnologije potaknula je američku Mornaričku istraživačku agenciju (ONR) 1995. sponzorirao je Američko akustičko društvo da održi simpozij o akustičnim vektorskim pretvornicima i objavio zbirku eseja pod naslovom 'Akustični senzori brzine vibracija čestica: dizajn, izvedba i primjena', koja u osnovi odražava trenutni američki znanstvenici rade na ovom području, ali do sada je to jedan od najvrjednijih referentnih materijala u ovom području, a 1997. godine ruski znanstvenik objavio je monografiju 'Kompozitni podvodni akustični prijemnik' s1.

Godine 2001. Američki centar za podvodno ratovanje (NUWC) održao je seminar o usmjerenom akustičkom pretvorniku i pozvao ruske znanstvenike da sudjeluju po prvi put. Godine 2002. OCEANS iz IEEE-a uspostavio je posebnu mrežu 'Senzora brzine vibracija zvučnih čestica', koja pokriva dizajn, proizvodnju i eksperimentiranje niskofrekventnih i visokofrekventnih vektorski pretvornik zvuka i izvedba zajedničkih informacija o zvučnom tlaku i brzini vibracije čestica zvuka u obradi odgovarajućeg polja, itd. Sve to odražava najnoviju istraživačku situaciju. 'Akustika vektora oceana' objavljena 2003. razvila je istraživanje o karakteristikama skalarnog polja zvučnog tlaka buke morskog okoliša i predložila kompletan skup metoda temeljenih na akustičnom vektorskom pretvaraču kao što su pomorski eksperimenti, obrada podataka i teorijska analiza. Iako su se ideje dizajna modernog akustičnog vektorskog pretvarača temeljenog na inercijskim senzorima i prototipovi proizvodnih uzoraka prvi put pojavile u Sjedinjenim Državama, pod aktivnom inicijativom i promicanjem Rzhevikna i Zakharova, Rusija mora napredovati u temeljnom istraživanju i istraživanju primjene tehnologije akustičnog vektorskog senzora. Dalje je i ocijenjeno je kao jedna od deset najboljih podvodnih akustičnih tehnologija u Rusiji u 20. stoljeću.

Povezani domaći rad može se pratiti unatrag do istraživačkog rada na hidrofonu s gradijentom zvučnog tlaka i mjerenju intenziteta zvuka s dvostrukim hidrofonom ranih 1990-ih. Ali dublja istraživanja započela su nakon 1998. Eksperiment na jezeru Songhua 1998. i morska proba u Dalianu 2000. bila su prva dva terenska eksperimenta na tehnologiji akustičnih vektorskih pretvarača u Kini, nakon čega je uslijedio eksperiment s rezervoarom 2002. i Istočno kinesko more 2003. Autor ima čast sudjelovati u tim eksperimentima i povezanom istraživačkom radu.