一種基于光纖水聽器陣列的噪聲測(cè)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于水下噪聲測(cè)量領(lǐng)域，涉及一種水下航行體的輻射噪聲測(cè)量裝置，特別是一種可以對(duì)水下航行體輻射噪聲源的分布情況進(jìn)行近場(chǎng)全息、實(shí)航動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置及測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水下航行體的輻射噪聲對(duì)其性能及使命任務(wù)的完成具有重大影響，為實(shí)現(xiàn)減震降噪，設(shè)計(jì)和制造廠商進(jìn)行大量的研宄工作，并采取了許多技術(shù)措施，但對(duì)其效果的評(píng)價(jià)及主要噪聲源的定位研宄仍缺乏全面有效的手段。
[0003]目前一般對(duì)水下航行體輻射噪聲測(cè)量方法主要有三類，第一類是采用基于遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量的方法，該方法用標(biāo)準(zhǔn)水聽器在距離被測(cè)目標(biāo)足夠遠(yuǎn)的位置(滿足水聲場(chǎng)的遠(yuǎn)場(chǎng)條件)，測(cè)量水下航行體的的總噪聲級(jí)，這種方法將一個(gè)數(shù)十米甚至上百米長(zhǎng)的水下航行體視為一個(gè)點(diǎn)聲源，雖然可以評(píng)價(jià)其總輻射噪聲級(jí)，但無法區(qū)分其輻射噪聲的部位和噪聲源分布情況；第二類是采取近場(chǎng)掃描方法，用一個(gè)水聽器線列陣沿水下航行體表面一定距離進(jìn)行掃描測(cè)量，可以獲得噪聲源在被測(cè)目標(biāo)體上的分布情況，但該方法必須在航行體處于系泊狀態(tài)才能進(jìn)行，因此其測(cè)量結(jié)果無法準(zhǔn)確反映水下航行體在真實(shí)航行狀態(tài)下以及各種航速情況下的噪聲源分布；第三類采用在水下航行體表面加裝多個(gè)振動(dòng)傳感器，通過測(cè)量航行體殼體的機(jī)械振動(dòng)情況，從而間接推測(cè)其輻射噪聲情況，該方法可以進(jìn)行實(shí)航動(dòng)態(tài)測(cè)量，但機(jī)械振動(dòng)和輻射噪聲之間的關(guān)系受多種因素的影響，其間接推算的測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可信性尚不能滿足要求。目前尚無一種可以實(shí)現(xiàn)近場(chǎng)、全息、實(shí)航動(dòng)態(tài)、直接測(cè)量的噪聲測(cè)量方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是:針對(duì)現(xiàn)有輻射噪聲測(cè)量技術(shù)的不足，以及水下航行體減震降噪研宄和裝備性能評(píng)價(jià)的迫切需求，提出一種水下航行體的輻射噪聲測(cè)量裝置，本實(shí)用新型能夠在實(shí)航狀態(tài)下對(duì)水下航行體進(jìn)行動(dòng)態(tài)全息的輻射噪聲測(cè)量，為水下航行體等目標(biāo)的主要噪聲源的定位研宄以及減震降噪效果的評(píng)價(jià)提供全面有效的手段。
[0005]本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的而采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種基于光纖水聽器陣列的噪聲測(cè)量裝置，包括水下航行體、光纖水聽器平面陣、水下平臺(tái)、四個(gè)水下聲信標(biāo)、數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)由測(cè)量船的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、復(fù)合纜絞車、光電復(fù)合纜組成，其特征在于:光纖水聽器平面陣固定在水下平臺(tái)上，四個(gè)水下聲信標(biāo)分別安裝在水下平臺(tái)四個(gè)角上，光纖水聽器平面陣通過光電復(fù)合纜與測(cè)量船的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，光電復(fù)合纜由復(fù)合纜絞車收放，復(fù)合纜絞車放置在測(cè)量船上，水下航行體在水下聲信標(biāo)指引下在布有光纖水聽器平面陣下面的水中航行。
[0007]所述的光纖水聽器平面陣由至少3條光纖水聽器線列陣和安裝支架組成，將所有光纖水聽器線列陣等間距排列固定在安裝支架上形成光纖水聽器平面陣。
[0008]所述的光纖水聽器線列陣由至少8個(gè)等間距排列的光纖水聽器組成。
[0009]所述的水下平臺(tái)由水下平臺(tái)框架結(jié)構(gòu)、四個(gè)浮力筒、四個(gè)深度調(diào)節(jié)裝置、四個(gè)錨系組成，所述的水下平臺(tái)框架結(jié)構(gòu)為承力的桁架鋼結(jié)構(gòu)，四個(gè)浮力筒分別置于桁架鋼結(jié)構(gòu)的四個(gè)角上，每個(gè)浮力筒上安裝一個(gè)深度調(diào)節(jié)裝置，每個(gè)錨系的錨索與深度調(diào)節(jié)裝置相連。
[0010]所述的深度調(diào)節(jié)裝置為卷?yè)P(yáng)機(jī)，容纜量150m，速度0.5m/s。
[0011]所述的錨系由2噸2爪的抓力錨、IT的重力錨和錨索組成，錨索為不銹鋼鋼索，長(zhǎng)度 150mo
[0012]利用上述的基于光纖水聽器陣列的噪聲測(cè)量裝置的測(cè)量方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行:首先在預(yù)定試驗(yàn)海區(qū)進(jìn)行布錨，將四個(gè)錨系按150mX50m距離成矩形布放，然后將光纖水聽器平面陣和四個(gè)水下聲信標(biāo)安裝在水下平臺(tái)上，并用拖船拖帶到試驗(yàn)海區(qū)，水下平臺(tái)的四個(gè)角分別通過每個(gè)錨系的錨索相連，再用光電復(fù)合纜將水下平臺(tái)的光纖水聽器平面陣和測(cè)量船相連，連接完成后，啟動(dòng)水下平臺(tái)上的深度調(diào)節(jié)裝置，將光纖水聽器平面陣沉放到預(yù)定深度，并將姿態(tài)調(diào)平到水平位置，然后通知被測(cè)的水下航行體按照水下聲信標(biāo)指示的方位航行通過測(cè)量區(qū)域，完成實(shí)航動(dòng)態(tài)全息噪聲測(cè)量。
[0013]在距離測(cè)量船附近設(shè)一個(gè)錨泊浮球，將光電復(fù)合纜掛接在錨泊浮球上；便于確定沉底布放的光電復(fù)合纜位置和走向。
[0014]本實(shí)用新型采用基于光纖水聽器的矩形平面陣列結(jié)構(gòu)作為噪聲測(cè)量傳感器。光纖水聽器平面陣的陣元數(shù)應(yīng)足夠多，實(shí)際數(shù)量取決于系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的聲源定位分辨率，光纖水聽器具有相對(duì)較高的靈敏度，以及較好的大規(guī)組陣性能，同時(shí)具有體積小、重量輕、成本低等優(yōu)點(diǎn)。為便于工程實(shí)施，光纖水聽器平面陣采用等間距排列的光纖水聽器線列陣組成，每條水聽器線列陣由多個(gè)等間距排列的光纖水聽器基元組成。為方便噪聲數(shù)據(jù)處理分析，一般應(yīng)采用縱橫間距相等的布陣方法，即線列陣排列間距和水聽器排列間距相等，排列間距根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的測(cè)量頻率范圍確定，一般排列間距應(yīng)小于最小測(cè)量波長(zhǎng)的1/2。因水下航行體的深度控制精度相對(duì)較高，為減少風(fēng)險(xiǎn)，避免與水下平臺(tái)發(fā)生碰撞，光纖水聽器平面陣采用水平布放方法，水下航行體從光纖水聽器平面陣上面通過進(jìn)行測(cè)量。同時(shí)為減少海底聲反射對(duì)噪聲測(cè)量結(jié)果的影響，光纖水聽器平面陣還應(yīng)懸浮在距海底一定高度。
[0015]為便于使用，使可實(shí)現(xiàn)的實(shí)航動(dòng)態(tài)全息噪聲測(cè)量系統(tǒng)成為一個(gè)可移動(dòng)的系統(tǒng)，該發(fā)明采用一個(gè)活動(dòng)的矩形的水下平臺(tái)作為光纖水聽器平面陣的安裝基礎(chǔ)平臺(tái)。水下平臺(tái)為正浮力結(jié)構(gòu)，可浮于水面并由拖船拖帶到目標(biāo)試驗(yàn)海區(qū)，正浮力結(jié)構(gòu)還可使其在用外力將其拉入水面以下時(shí)保持懸浮狀態(tài)。到達(dá)預(yù)定測(cè)量作業(yè)海域后，水下平臺(tái)采用四角錨系方法進(jìn)行位置固定，水下平臺(tái)固定錨系設(shè)四個(gè)，每個(gè)錨系由I個(gè)抓力錨、I個(gè)重力錨、以及I根錨索組成。水下平臺(tái)沉入水下的深度調(diào)節(jié)及姿態(tài)調(diào)平采用調(diào)整連接錨系的錨索長(zhǎng)度的方法實(shí)現(xiàn)，深度調(diào)節(jié)裝置設(shè)有4個(gè)，分布位于水下平臺(tái)的四個(gè)角，深度調(diào)整裝置一般采用卷?yè)P(yáng)機(jī)實(shí)現(xiàn)。
[0016]為在測(cè)量過程中，使被測(cè)的水下航行體按預(yù)定航路準(zhǔn)確通過光纖水聽器平面陣的測(cè)量區(qū)域，該發(fā)明采用一種在水下平臺(tái)上安裝水下聲信標(biāo)實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)水下航行體的導(dǎo)航和定位，引導(dǎo)被測(cè)水下航行體通過光纖水聽器平面陣的測(cè)量區(qū)域。水下聲信標(biāo)有四個(gè)，選用成熟的市場(chǎng)產(chǎn)品，分別安裝在矩形的水下平臺(tái)的四個(gè)角，被測(cè)水下航行體通過接收這四個(gè)水下聲信標(biāo)的發(fā)射信號(hào)，通過分析計(jì)算可實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖水聽器平面陣的定位。
[0017]該發(fā)明采用基于水面測(cè)量船的數(shù)據(jù)采集和長(zhǎng)距離的光電復(fù)合纜實(shí)現(xiàn)水下光纖水聽器平面陣和測(cè)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的連接和信息傳輸。光電復(fù)合纜采用負(fù)浮力的鋼絲鎧裝光電復(fù)合纜，光電復(fù)合纜采用沉底布放方法，且沿水下航行體航路的垂直方向布放，以避開被測(cè)水下航行體的安全航路范圍。為保持安全距離并減少測(cè)量船的噪聲對(duì)測(cè)量結(jié)果的干擾