Teknik för akustisk vektoromvandlare har väckt stor uppmärksamhet från den akustiska undervattensindustrin

De undervattensvektorgivare är sammansatt av en traditionell icke-riktad ljudtryckssensor och en dipolriktad punktvibrationshastighetssensor. Den kan samtidigt mäta ljudtrycket vid en punkt i ljudfältet och flera ortogonala komponenter i partikelvibrationshastigheten. Amplitud- och fasinformationen gav nya idéer för att lösa vissa akustiska undervattensproblem. På grund av dess faktiska och potentiella tekniska tillämpningsvärde har den akustiska vektorsensorteknologin relaterad till detta väckt stor uppmärksamhet från undervattensakustiken under de senaste tio åren. Den här artikeln försöker sammanfatta utvecklingshistorien, status quo och vissa forskningsframsteg för akustisk vektorsensorteknologi inom fysisk grund, ultraljudssensordesign och produktion och relaterade tekniska tillämpningar under de senaste femtio åren.

Som en ny typ av utrustning för akustisk undervattensmätning, akustisk vektorgivare kan inte bara mäta den vanligaste skalära fysiska kvantiteten i ljudfält-ljudtrycket, utan också direkt och synkront mäta vätskemediumpartikelns vibrationshastighetsvektor i det kartesiska koordinatsystemet vid samma punkt i ljudfältet. Följande x,,,: axiell projektionskomponent, vanligen använd i form av trekomponent och tvåkomponent. Till sin struktur består den av en traditionell icke-riktad ljudtryckssensor och en dipolriktad partikelhastighetsgivare. Partikelhastighetsgivaren är kärnkomponenten, och dess känslighet och arbetsstabilitet begränsar ljudvektorn. Design, produktion, bearbetning, montering, kalibrering och användning av sensorer och många andra länkar.

Även om det här dokumentet hänvisar till den här typen av sensor som en akustisk vektorgivare, har den olika namn hemma och utomlands. Till exempel hänvisar Ryssland till partikelvibrationshastighetsomvandlaren som en vektorer-mottagare, och den akustiska vektorsensorn. Den kallas en sammansatt mottagare (conlbinederceiver); i USA kallas ljudvektoromvandlaren även en ljudtryckshastighetssensor (presure-veloeity sensororp), och en del kallas en ljudintensitetssond. De huvudsakliga applikationsområdena för akustisk vektorsensorteknologi kan täcka undervattens akustisk varningsekolod, släplinjeekolod, flankarraykonformmatrisekolod, minljudsrör, torpeddetekteringsekolod, multistatiskt ekolod, navigationspositionering och distribution av undervattensfordons sensornätverk, etc. Inom aeroakustik kan akustiska vektorhelsteroptiska detektions- och stridsgivare användas för vektorhelste-detektering och flygplan, bullerkälla identifiering och ljudintensitet, ljudeffektmätning, etc. Dessutom finns det elektromagnetiska vektorgivare, vars signalbehandlingsform liknar den för undervattensljud.

Teknik för akustisk vektoromvandlare är ett av forskningsinriktningarna som har väckt stor uppmärksamhet från undervattensindustrin för akustikmätning under de senaste tio åren. Från de klassiska artiklarna publicerade av amerikanska forskare i mitten av 1950-talet om användningen av tröghetssensorer för att direkt mäta vibrationshastigheten hos partiklar i vatten, till den framgångsrika utvecklingen av akustiska vektorsensorer av forskare i fd Sovjetunionen på 1970- och 1980-talen. (komposithydrofon) Forskningen om marint miljöbuller genomfördes, och det var inte förrän på 1990-talet som forskningsboomen inom akustisk vektorsensorteknik gradvis växte fram.

1991 publicerade ryska forskare världens första monografi om akustisk vektorsensorteknologi 'akustisk vektorfasmetod, som utförligt diskuterade principerna och tillämpningarna av akustisk vektorsensorteknologi. The American Journal of Acoustics, Vol. 89, nr 3, 1991 Och det andra numret av Volym 90, publicerat av The United States Research Acoustics, the United States, the United States, the sensor, the Russian paper. Situationen har aldrig hänt tidigare. De potentiella militära tillämpningsmöjligheterna för denna teknik har fått US Naval Research Agency (ONR) ) 1995 sponsrade han Acoustic Society of America att hålla ett symposium om akustisk vektoromvandlare, och publicerade en samling essäer med titeln 'Acoustic Particle Vibration' som reflekterar den aktuella prestationsförmågan, applikationen, applikationen och den aktuella applikationen: Forskningstrender, men hittills är det fortfarande ett av de mest värdefulla referensmaterialen inom detta område, och det har också avsevärt främjat forskningen inom detta område. År 1997 publicerade en rysk forskare monografin 'Composite Underwater Acoustic Receiver' s1, som specifikt diskuterade design, produktion och kalibrering av akustisk vektor.

År 2001 höll US Naval Underwater Warfare Center (NUWC) ett seminarium om riktad akustisk givare och bjöd in ryska forskare att delta för första gången. 2002 etablerade OCEANS of IEEE ett speciellt nätverk av 'Sound Particle Vibration Velocity Sensors', som täcker design, produktion och experiment av lågfrekventa och högfrekventa ljudvektoromvandlare och prestanda för gemensam information om ljudtryck och ljudpartikelvibrationshastighet i matchande fältbearbetning, etc. Dessa återspeglar alla den senaste forskningssituationen. 'Ocean Vector Acoustics' som publicerades 2003 utvecklade forskningen om egenskaperna hos det skalära ljudtrycksfältet för marint miljöbuller, och föreslog en komplett uppsättning metoder baserade på akustiska vektoromvandlare såsom marina experiment, databehandling och teoretisk analys. Även om designidéerna för modern akustisk vektoromvandlare baserad på tröghetssensorer och prototyper av produktionsprover först dök upp i USA, under aktivt initiativ och främjande av Rzhevikn och Zakharov, måste Ryssland göra framsteg inom den grundläggande forskningen och tillämpningsforskningen av akustisk vektorsensorteknologi. Det är längre bort, och det rankades som en av de tio bästa akustiska undervattensteknikerna i Ryssland på 1900-talet.

Relaterat hushållsarbete kan spåras tillbaka till forskningsarbete om ljudtrycksgradienthydrofon och dubbel hydrofonljudintensitetsmätning i början av 1990-talet. Men den mer djupgående forskningen började efter 1998. Songhua Lake-experimentet 1998 och Dalian-havsförsöket 2000 var de första två fältexperimenten på akustisk vektortransducerteknologi i Kina, följt av Reservoir-experimentet 2002 och Östkinesiska havet 2003. Författaren har äran och relaterade forskningsarbeten att delta i dessa experiment.