參量接收陣組成基陣的實(shí)現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種參量接收陣組成基陣的實(shí)現(xiàn)方法，包括步驟：對(duì)一個(gè)高頻泵波發(fā)射換能器、一個(gè)高頻泵波發(fā)射機(jī)、多個(gè)差頻接收水聽(tīng)器進(jìn)行布置，其中，高頻泵波發(fā)射換能器連接高頻泵波發(fā)射機(jī)，差頻接收水聽(tīng)器接收高頻泵波發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)，各個(gè)差頻接收水聽(tīng)器水平布陣。本發(fā)明還提供相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)。本發(fā)明是一種提高參量接收陣輸出信噪比的組合創(chuàng)新技術(shù)，有助于提高參量接收陣的工程應(yīng)用價(jià)值。
【專利說(shuō)明】參量接收陣組成基陣的實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水聲工程中聲納【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種參量接收陣組成基陣的實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]參量接收陣?yán)寐晫W(xué)非線性效應(yīng)形成的虛擬端射陣實(shí)現(xiàn)低頻指向性接收[Berktay, H, O, Parametric Amplification by the Use of Acoustic Non-Linearitiesand Some Possible Applications, J.Sound Vib.2:462-470 (1965) ] ? 其實(shí)現(xiàn)只需要一個(gè)高頻發(fā)射換能器和一個(gè)水聽(tīng)器，在垂直于聲傳播方向上的尺寸要求很低，可以應(yīng)用于受一定空間限制而又需要高指向性接收的環(huán)境。
[0003]參量接收陣的基本原理是:用一個(gè)高頻換能器發(fā)射一個(gè)頻率&的高頻強(qiáng)聲波(稱為泵波)，使它與被接收的頻率為fs (波長(zhǎng)λ s)的低頻信號(hào)產(chǎn)生相互作用，由于泵波幅度很強(qiáng)，考慮聲傳播的非線性效應(yīng)時(shí)，泵波與被測(cè)信號(hào)在相互作用區(qū)內(nèi)會(huì)產(chǎn)生具有累加效應(yīng)的差頻波及和頻波，在泵波換能器的聲軸上放置一個(gè)接收換能器，該換能器除了接收到頻率為fo的泵波外，還會(huì)接收到兩個(gè)邊帶調(diào)制成份的波。
[0004]參量接收陣是在強(qiáng)的泵波背景上檢測(cè)頻率為的和差弱信號(hào)參量聲波，由于差頻及和頻波具有累加效應(yīng)，可以形成類似于端射陣的指向性，因此，經(jīng)過(guò)解調(diào)輸出后，通過(guò)參量接收陣可以獲得較高的低頻指向性增益。參量接收陣只需要兩個(gè)換能器，并且其徑向(沿聲傳播方向)尺度很小，在一些有安裝空間限制的情況下可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)線陣難以實(shí)現(xiàn)的低頻高指向性接收。
[0005]參量接收陣的空間指向性和接收陣增益由其陣長(zhǎng)和低頻波長(zhǎng)決定，滿足下面兩個(gè)公式:
【權(quán)利要求】
1.一種參量接收陣組成基陣的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括步驟: 對(duì)一個(gè)高頻泵波發(fā)射換能器、一個(gè)高頻泵波發(fā)射機(jī)、多個(gè)差頻接收水聽(tīng)器進(jìn)行布置，其中，高頻泵波發(fā)射換能器連接高頻泵波發(fā)射機(jī)，差頻接收水聽(tīng)器接收高頻泵波發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)，各個(gè)差頻接收水聽(tīng)器水平布陣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的參量接收陣組成基陣的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，高頻泵波發(fā)射換能器和高頻泵波發(fā)射機(jī)構(gòu)成水平寬波束、垂直窄波束的高頻泵波聲源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的參量接收陣組成基陣的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，根據(jù)差頻接收波束，確定參量接收陣陣長(zhǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的參量接收陣組成基陣的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，相鄰差頻接收水聽(tīng)器之間的距離為I個(gè)低頻信號(hào)波長(zhǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的參量接收陣組成基陣的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，通過(guò)相位延遲使得多個(gè)差頻接收水聽(tīng)器輸出的差頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)同相疊加。
6.一種參量接收陣組成基陣的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，包括:一個(gè)高頻泵波發(fā)射換能器、一個(gè)高頻泵波發(fā)射機(jī)、多個(gè)差頻接收水聽(tīng)器；其中，高頻泵波發(fā)射換能器連接高頻泵波發(fā)射機(jī)，差頻接收水聽(tīng)器接收高頻泵波發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)，各個(gè)差頻接收水聽(tīng)器水平布陣。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的參量接收陣組成基陣的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，高頻泵波發(fā)射換能器和高頻泵波發(fā)射機(jī)構(gòu)成水平寬波束、垂直窄波束的高頻泵波聲源。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的參量接收陣組成基陣的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，在所述實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中，根據(jù)差頻接收波束，確定參量接收陣陣長(zhǎng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的參量接收陣組成基陣的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，相鄰差頻接收水聽(tīng)器之間的距離為I個(gè)低頻信號(hào)波長(zhǎng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的參量接收陣組成基陣的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，在所述實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中，通過(guò)相位延遲使得多個(gè)差頻接收水聽(tīng)器輸出的差頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)同相疊加。
【文檔編號(hào)】G01S7/54GK103713283SQ201310700166
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】李頌文 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二六研究所