Page 37 - 《应用声学》2021年第5期

第 40 卷 第 5 期 戴翊靖等： 火箭发射的次声信号分析 681

3.1 火箭点火起飞 射的过程。随后的一段时间为火箭远离地面的升空
从声谱图与时域 Fisher 检测的结果中，均能在 过程，此时火箭排气尾焰逐渐远离地面，两者的作
目标信号的初始阶段分辨出与背景噪声明确的界 用减小，产生次声信号的较弱，计算的 Fisher 比值
限。图 7 是 F-K Fisher 检测计算出此段时间声源方 较小。
位角在慢度网格上的结果。图 7(a) 中包含 56 s 的
时间窗估计的声源方位为 107.8 (正北方向为坐标 3.2 连续运动次声源分析
◦
轴 0 方向，顺时针计算)，由于发射点位于观测点 图 8 是 F-K Fisher 检测计算的方位角与视速
◦
北偏东 108 ，与计算所得的方位角能够很好的对 度，图中检测到信号后 50 s 的时间窗计算的方位角
◦
应；图 7(b) 中包含 795 s 的时间窗估计的声源方位 没有明显的变化，且指向发射场，判断此段时间内火
为174.8 ，与发射点位置(北偏东 174.7 ) 相符，两者 箭处于点火爬升的阶段，其水平位移较小。
◦
◦
均指向发射点。 图8(a)视速度在检测信号开始阶段为367 m/s，
假设当地的经验声速为 340 m/s，可计算出采集信

◦
2 2 号的俯仰角为 22.11 ，之后视速度有一个先变大后
P y /(sSkm -1 ) 0 P y /(sSkm -1 ) 0 变小的过程，对应的俯仰角也是先变大后变小，火
箭水平方向加速度逐渐变大，且快于竖直方向加速
-2
-2
度的变化。在 50 ∼ 130 s 内，视速度缓慢增加，声源
高度逐渐上升，而此时A、B 两阵检测方位角变化较
-2 0 2 -2 0 2
P x /(sSkm -1 ) P x /(sSkm -1 ) 小，结合火箭加速过程与 Fisher 比的变化，判断此
(a) A᫼ (b) B᫼ 时对应火箭加速至超声速，为火箭助推飞行的阶段，
图 7 F-K Fisher 检测计算的火箭点火时间段的慢度网格 进一步验证了126 s的信号为声爆事件。
Fig. 7 Slowness grids of time period of motor ignition 在火箭信号持续的时间里，检测出的方位角存
calculated by F-K Fisher detection method 在着连续的变化趋势。A 阵所测得的声源的方位角
在火箭发射起始，声源距地面较近，对于相同 由初始方向逐渐向着 90 的方向偏移，B 阵所测得
◦
能量的声源，采集信号的能量由于地面反射等现象 的方位角由 174.8 不断减小，两者结合，反映了火
◦
会高于高空中无反射的情况，图6(a) 中包含 56 s 的 箭向东飞行的运动状态。B 阵视速度在一段时间内

时间窗计算的 Fisher 值较大，判断是火箭对地面喷 缓慢上升也能反映出火箭升高的过程。

180
300 115 300 160
வͯᝈ/(°) 200 85 50 150 250 350 450 550 650 வͯᝈ/(°) 200 140 800 900 1000 1100 1200
100
100
100
0 0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 0 200 400 600 800 1000 1200 1400
௑ᫎ/s ௑ᫎ/s
0.42 0.8 0.40
᜽ᤴए/(kmSs -1 ) 0.6 0.38 50 150 250 350 450 550 650 ᜽ᤴए/(kmSs -1 ) 0.6 0.35 800 900 1000 1100 1200
0.8 0.40
0.30
0.36
0.4
0.4
0.2
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 0.2 0 200 400 600 800 1000 1200 1400
௑ᫎ/s ௑ᫎ/s
(a) A᫼ (b) B᫼

图 8 方位角与视速度
Fig. 8 Azimuth and apparent velocity