音響ベクトルトランスデューサ技術は水中音響業界から大きな注目を集めています

の 水中ベクトルトランスデューサは 、従来の無指向性音圧センサーと双極子指向性点振動速度センサーで構成されています。音場内の点における音圧と粒子振動速度のいくつかの直交成分を同時に測定できます。振幅と位相の情報は、いくつかの水中音響問題を解決するための新しいアイデアを提供しました。これに関連する音響ベクトル センサー技術は、その実際および潜在的な工学的応用価値により、過去 10 年間、水中音響コミュニティから大きな注目を集めてきました。この記事では、過去 50 年間の物理的基礎、超音波センサーの設計と製造、および関連する工学応用における音響ベクトル センサー技術の開発の歴史、現状、および一部の研究の進歩を要約します。

新しいタイプの水中音響測定装置として、 音響ベクトルトランスデューサは、 音場における最も一般的なスカラー物理量である音圧を測定できるだけでなく、音場の同じ点でデカルト座標系の流体媒体粒子の振動速度ベクトルを直接同期して測定することもできます。以下の x,,,: 軸射影成分。通常、3 成分および 2 成分の形式で使用されます。構造的には、従来の無指向性音圧センサーと双極子指向性粒子速度トランスデューサーで構成されています。粒子速度トランスデューサーは中核コンポーネントであり、その感度と動作の安定性により音ベクトルが制限されます。センサーやその他の多くのリンクの設計、製造、処理、組み立て、校正、使用。

本稿ではこのタイプのセンサーを音響ベクトルトランスデューサーと呼んでいますが、国内外で呼び名が異なります。たとえば、ロシアでは粒子振動速度変換器をベクトル受信機と呼び、音響ベクトルセンサーを複合受信機（conlbinderceiver）と呼びます。米国では、音ベクトル変換器は音圧速度センサー (圧力速度センサーまたは圧力速度センサー) とも呼ばれ、音響インテンシティ プローブと呼ばれるものもあります。音響ベクトルセンサー技術の主な応用分野は、水中音響警報ソナー、曳航ラインアレイソナー、側面アレイコンフォーマルアレイソナー、機雷信管、魚雷探知ソナー、マルチスタティックソナー、水中車両センサーネットワークの航行測位と配信などをカバーします。航空音響学では、音響ベクトルトランスデューサーは、ヘリコプターやステルス航空機の戦場警戒検出、騒音源の特定と音響強度、音響パワー測定などに使用できます。さらに、電磁ベクトルもあります。トランスデューサー 、その信号処理形式は水中音の信号処理形式に似ています。

音響ベクトルトランスデューサ技術は、世界から多くの注目を集めている研究焦点の 1 つです。 水中音響測定業界。 過去 10 年間の水中の粒子の振動速度を直接測定するための慣性センサーの使用に関する 1950 年代半ばにアメリカの学者によって発表された古典的な論文から、1970 年代と 1980 年代の旧ソ連の学者による音響ベクトル センサーの開発の成功に至るまで。 （複合水中聴音器） 海洋環境騒音に関する研究が行われ、1990年代になってから音響ベクトルセンサー技術の研究ブームが徐々に勃興してきました。

1991年、ロシアの学者らは音響ベクトルセンサー技術に関する世界初のモノグラフ「音響ベクトル位相法」を出版し、音響ベクトルセンサー技術の原理と応用を包括的に論じた。American Journal of Acoustics、Vol.89、No.3、1991年とVol.90の第2号には、米国とロシアの学者による音響ベクトルセンサー研究に関する3本の論文が掲載された。このような状況はこれまでに一度も起こったことがない。この技術の潜在的な軍事応用の見通しは、 1995 年、彼はアメリカ音響学会の後援で音響ベクトル変換器に関するシンポジウムを開催し、「音響粒子振動速度センサー: 設計、性能、および応用」と題された論文集を出版しました。この論文は基本的にこの分野におけるアメリカの学者の 研究動向を反映していますが、これまでのところ、この分野で最も貴重な参考資料の 1 つです。 1997 年にロシアの学者が、特に音響ベクトル トランスデューサの設計、製造、校正について論じたモノグラフ「複合水中音響受信機」S1 を出版しました。

2001 年、米国海軍水中戦センター (NUWC) は指向性音響変換器に関するセミナーを開催し、初めてロシアの学者を招待しました。 2002 年、IEEE の OCEANS は、低周波および高周波の設計、製造、実験をカバーする「音粒子振動速度センサー」の特別なネットワークを設立しました。 音ベクトル変換器 、マッチングフィールド処理における音圧と音粒子振動速度の結合情報の性能など、いずれも最新の研究状況を反映しています。 2003 年に出版された「海洋ベクトル音響学」は、海洋環境騒音の音圧スカラー場の特性に関する研究を発展させ、海洋実験、データ処理、理論解析など、音響ベクトル変換器に基づく完全な手法を提案しました。慣性センサーに基づく現代の音響ベクトルトランスデューサーの設計アイデアと製品サンプルのプロトタイプは米国で最初に登場しましたが、ルジェヴィクンとザハロフの積極的なイニシアチブと推進の下で、ロシアは音響ベクトルセンサー技術の基礎研究と応用研究を進歩させる必要があります。それはさらに遠くにあり、20世紀のロシアの水中音響技術のトップ10の1つとして評価されました。

関連する国内研究は、1990 年代初頭の音圧勾配ハイドロフォンとデュアル ハイドロフォン音響強度測定に関する研究作業に遡ることができます。しかし、より詳細な研究は 1998 年以降に始まりました。1998 年の松花湖実験と 2000 年の大連海上実験は、中国における音響ベクトル変換器技術に関する最初の 2 つの野外実験であり、続いて 2002 年に貯水池実験、2003 年に東シナ海での実験が行われました。著者はこれらの実験と関連研究作業に参加できる光栄に思っています。