La tecnologia dei trasduttori acustici vettoriali ha attirato molta attenzione da parte del settore dell'acustica subacquea

IL Il trasduttore vettoriale subacqueo è composto da un tradizionale sensore di pressione sonora non direzionale e da un sensore di velocità di vibrazione puntiforme diretto da dipolo. Può misurare simultaneamente la pressione sonora in un punto del campo sonoro e diverse componenti ortogonali della velocità di vibrazione delle particelle. Le informazioni sull'ampiezza e sulla fase hanno fornito nuove idee per risolvere alcuni problemi acustici subacquei. A causa del suo reale e potenziale valore applicativo ingegneristico, la tecnologia dei sensori acustici vettoriali ad essa correlata ha attirato molta attenzione da parte della comunità dell'acustica subacquea negli ultimi dieci anni. Questo articolo tenta di riassumere la storia dello sviluppo, lo status quo e alcuni progressi della ricerca della tecnologia dei sensori acustici vettoriali nelle basi fisiche, nella progettazione e produzione di sensori a ultrasuoni e nelle relative applicazioni ingegneristiche negli ultimi cinquant'anni.

Come nuovo tipo di apparecchiatura di misurazione acustica subacquea, il Il trasduttore vettoriale acustico può non solo misurare la quantità fisica scalare più comune nel campo sonoro, la pressione sonora, ma anche misurare direttamente e in modo sincrono il vettore di velocità di vibrazione delle particelle del mezzo fluido nel sistema di coordinate cartesiane nello stesso punto del campo sonoro. Il seguente x,,,: componente di proiezione assiale, generalmente utilizzato sotto forma di tre componenti e due componenti. Nella struttura, è composto da un tradizionale sensore di pressione sonora non direzionale e da un trasduttore di velocità delle particelle diretto a dipolo. Il trasduttore di velocità delle particelle è il componente principale e la sua sensibilità e stabilità operativa limitano il vettore sonoro. La progettazione, produzione, lavorazione, assemblaggio, calibrazione e utilizzo di sensori e molti altri collegamenti.

Sebbene questo documento si riferisca a questo tipo di sensore come trasduttore acustico vettoriale, ha nomi diversi in patria e all'estero. Ad esempio, la Russia si riferisce al trasduttore della velocità di vibrazione delle particelle come un vettore-ricevitore e il sensore vettore acustico è chiamato ricevitore composito (conlbinederceiver); negli Stati Uniti, il trasduttore del vettore del suono è anche chiamato sensore di pressione-velocità del suono (sensore di pressione-velocità) e alcuni sono chiamati sonda di intensità del suono. Le principali aree di applicazione della tecnologia dei sensori acustici vettoriali possono coprire i sonar di allarme acustico subacqueo, i sonar line array trainati, i sonar conforme array di fianchi, la spoletta sonora delle mine, il sonar di rilevamento dei siluri, il sonar multistatico, il posizionamento di navigazione e la distribuzione della rete di sensori di veicoli sottomarini, ecc. Nell'aeroacustica, il trasduttore acustico vettoriale può essere utilizzato per il rilevamento di allerta sul campo di battaglia di elicotteri e aerei stealth, l'identificazione della sorgente di rumore e l'intensità del suono, la misurazione della potenza sonora, ecc. Inoltre, ci sono trasduttori vettoriali elettromagnetici, la cui elaborazione del segnale la forma è simile a quella del suono subacqueo.

La tecnologia dei trasduttori acustici vettoriali è uno dei temi di ricerca che hanno attirato molta attenzione da parte degli esperti settore della misurazione dell’acustica subacquea negli ultimi dieci anni. Dai classici articoli pubblicati da studiosi americani a metà degli anni '50 sull'uso di sensori inerziali per misurare direttamente la velocità di vibrazione delle particelle nell'acqua, allo sviluppo di successo di sensori acustici vettoriali da parte di studiosi dell'ex Unione Sovietica negli anni '70 e '80. (idrofono composito) La ricerca sul rumore ambientale marino è stata condotta e solo negli anni '90 è emerso gradualmente il boom della ricerca sulla tecnologia dei sensori acustici vettoriali.

Nel 1991, gli studiosi russi hanno pubblicato la prima monografia al mondo sulla tecnologia dei sensori acustici vettoriali 'metodo acustico vettoriale-fase', che ha discusso in modo esauriente i principi e le applicazioni della tecnologia dei sensori acustici vettoriali. The American Journal of Acoustics, Vol. 89, No. 3, 1991 E il secondo numero del Volume 90, ha pubblicato tre articoli sulla ricerca sui sensori acustici vettoriali da parte di studiosi degli Stati Uniti e della Russia. Questa situazione non si è mai verificata prima. Le potenziali prospettive di applicazione militare di questa tecnologia hanno spinto la US Naval Research Agency (ONR)) Nel 1995, ha sponsorizzato l'Acoustic Society of America a tenere un simposio sui trasduttori acustici vettoriali e ha pubblicato una raccolta di saggi intitolata 'Acoustic Particle Vibration Velocity Sensors: Design, Performance, and Application', che riflette fondamentalmente il lavoro attuale degli studiosi americani in questo campo, ma finora è ancora uno dei materiali di riferimento più preziosi in questo campo, ed è stato anche ampiamente promosso la ricerca in questo campo Nel 1997, uno studioso russo ha pubblicato la monografia 'Composite Underwater Acoustic Receiver' s1, in cui si discute specificamente della progettazione, produzione e calibrazione del trasduttore acustico vettoriale.

Nel 2001, il Naval Underwater Warfare Center (NUWC) degli Stati Uniti ha tenuto un seminario sui trasduttori acustici direzionali e ha invitato per la prima volta gli studiosi russi a partecipare. Nel 2002, OCEANS dell'IEEE ha creato una rete speciale di 'Sensori di velocità di vibrazione delle particelle sonore', che copre la progettazione, produzione e sperimentazione di sensori a bassa e alta frequenza trasduttore del vettore sonoro e le prestazioni delle informazioni congiunte sulla pressione sonora e sulla velocità di vibrazione delle particelle sonore nell'elaborazione del campo di corrispondenza, ecc. Tutti questi riflettono la situazione della ricerca più recente. Il libro 'Ocean Vector Acoustics' pubblicato nel 2003 ha sviluppato la ricerca sulle caratteristiche del campo scalare di pressione sonora del rumore ambientale marino e ha proposto una serie completa di metodi basati su trasduttori acustici vettoriali come esperimenti marini, elaborazione dati e analisi teoriche. Sebbene le idee progettuali dei moderni trasduttori acustici vettoriali basati su sensori inerziali e prototipi di campioni di produzione siano apparse per la prima volta negli Stati Uniti, sotto l'attiva iniziativa e promozione di Rzhevikn e Zakharov, la Russia deve fare progressi nella ricerca di base e nella ricerca applicativa della tecnologia dei sensori acustici vettoriali. È più lontano ed è stata classificata come una delle dieci migliori tecnologie acustiche subacquee in Russia nel 20° secolo.

Il lavoro domestico correlato può essere fatto risalire al lavoro di ricerca sull'idrofono a gradiente di pressione sonora e sulla misurazione dell'intensità del suono con doppio idrofono nei primi anni '90. Ma la ricerca più approfondita è iniziata dopo il 1998. L'esperimento del Lago Songhua nel 1998 e la prova in mare di Dalian nel 2000 sono stati i primi due esperimenti sul campo sulla tecnologia dei trasduttori acustici vettoriali in Cina, seguiti dall'esperimento del Reservoir nel 2002 e nel Mar Cinese Orientale nel 2003. L'autore ha l'onore di partecipare a questi esperimenti e al relativo lavoro di ricerca.