Page 193 - 《应用声学》2025年第1期
P. 193

第 44 卷 第 1 期               胡园等: 沉底式矢量水听器阵辐射噪声测量系统                                           189


             近似同方向,致使阵列接收噪声存在一定的相关性,                           测量与测量阵列尺寸有限的工程设计矛盾,设计了
             与理论理想条件存在一定差异。试验结果表明,在                            一种新型沉底式矢量水听器阵辐射噪声测量系统。
             相同孔径下,矢量阵列比声压阵列具有更好的测量                            系统水下测量基阵由间距 1.5 m 的 9 阵元振速型矢
             优势,并使测量阵列在 20 Hz∼2 kHz 范围内具有较                     量水听器组成,测量频率范围为 20 Hz∼2 kHz。该
             高的谱级信噪比,提高了固定孔径下测量阵列的低                            系统小巧灵活、容易组装、布放操作便捷,可以实时
             频测量能力,从而满足 20 Hz∼2 kHz 测量频段内增                     监测水下目标低频低辐射噪声信号,同步采集、存
             益达到8 dB的设计要求。                                     储和实时传输噪声数据。在千岛湖对所设计的矢量

                                                               阵辐射噪声测量系统进行了性能初步测试,考察其
                   2.0
                             Ղܦԍᤰ᥋                             指向性和近场聚焦性能。本次湖试结果表明,声压
                   1.5      ಖ᧚᫼
                            ᅺ᧚᫼                                阵存在对称波束,而矢量阵的单边波束使得对背景
                   1.0                                         噪声,尤其是湖底反射信号具有更强的抗干扰能力。
                ࣨϙ/Pa  0.5 0                                   通过对比接收信号谱级,本文设计的矢量阵明显压
                                                               低了干扰噪声谱级,千岛湖试验平台月池附近环境
                                                               中,在相同孔径下具有高于声压阵约3 dB 的空间指
                 -0.5
                                                               向增益,该测量阵列系统在 20 Hz∼2 kHz 测量频率
                 -1.0
                                                               范围内达到了设计指标,为未来安静型潜艇的低频
                 -1.5                                          段辐射噪声测量提供技术基础。
                     0    1     2     3     4    5     6
                                    ௑ᫎ/s
                                 (a) ௑۫ฉॎ
                                                                              参 考 文        献
                  110
                                                Ղܦԍᤰ᥋
                  100                          ಖ᧚᫼
                                               ᅺ᧚᫼               [1] 邱志明, 马焱, 孟祥尧, 等. 水下无人装备前沿发展趋势与关
                   90
                                                                   键技术分析 [J]. 水下无人系统学报, 2023, 31(1): 1–9.
                   80                                              Qiu Zhiming, Ma Yan, Meng Xiangyao, et al. Analysis on
                 ࣨϙ/dB  70                                         the development trend and key technologies of unmanned
                                                                   underwater equipment[J]. Journal of Unmanned Undersea
                   60                                              Systems, 2023, 31(1): 1–9.
                   50                                            [2] Yu C L, Wang R Z, Zhang X M, et al. Experimental and
                                                                   numerical study on underwater radiated noise of AUV[J].
                   40
                                                                   Ocean Engineering, 2020, 201: 107111.
                   30                                            [3] 宋超, 刘瑞杰, 郑伟伟, 等. 国外水下无人移动装备综合隐身
                   10 0      10 1    10 2     10 3    10 4
                                                                   技术研究 [J]. 舰船科学技术, 2021, 43(19): 186–189.
                                   ᮠဋ/Hz
                                                                   Song Chao, Liu Ruijie, Zheng Weiwei, et al. Research on
                                   (b) Ҫဋ៨
                                                                   the stealth technology of foreign underwater unmanned
                        图 9  噪声时域和功率谱比较                            mobile vehicle[J]. Ship Science and Technology, 2021,
                                                                   43(19): 186–189.
               Fig. 9  Comparison of time domain and power
                                                                 [4] Robinson S P, Lepper P A, Hazelwood R A. Good practice
               spectrum of noise
                                                                   guide for underwater noise measurement[EB/OL]. [2018-
                                                                   02-02]. https://eprintspublications.npl.co.uk/6121/.
             4 结论                                                [5] 吴国清, 王美刚, 陈守虎, 等. 用垂直阵和单水听器测量水下
                                                                   目标辐射噪声的误差分析及其修正方法 [J]. 声学学报, 2007,
                 矢量水听器可同步、共点测量声场中的声压和                              32(5): 398–403.
             质点振速信息,其矢量通道的指向性与频率无关,                                Wu Guoqing, Wang Meigang, Chen Shouhu, et al. Er-
                                                                   ror analysis and correction method of underwater vessel
             具有优越的低频噪声测量性能。理论分析计算和仿                                radiated noise measurement by vertical array and single
             真计算得出,各向同性环境噪声中相同孔径下矢量                                hydrophone[J]. Acta Acustica, 2007, 32(5): 398–403.
             阵的空间增益相较于声压阵高4.8 dB。本文针对水                           [6] Humphrey V, Brooker A, Dambra R, et al. Variability
                                                                   of underwater radiated ship noise measured using two
             下航行器低速航行时,主要能量分布于100∼400 Hz
                                                                   hydrophone arrays[C]// OCEANS 2015-Genova. IEEE,
             频段的低频段辐射噪声测量需求,结合低噪声目标                                2015.
   188   189   190   191   192   193   194   195   196   197   198