一種水聽器線陣列的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及聲信號處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種水聽器線陣列。
【背景技術(shù)】
[0002]水聽器又稱水下傳聲器，是把水下聲信號轉(zhuǎn)換為電信號的換能器。水聽器陣列是指將多個水聽器按照一定的方式放置在不同的空間位置上，形成固定陣型的傳感器陣列。在水下導(dǎo)航、水下聲學(xué)測量、海洋勘探與開發(fā)等領(lǐng)域，水聽器陣列均具有重要應(yīng)用。而水聽器線陣列作為水聽器陣列的基本形式，在水聽器陣列中具有非常重要的地位，其特點是多個水聽器按照一定的方式排列為直線型。因此，對水聽器線陣列的研宄具有重要意義。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中水聽器線陣列有三種:一種水聽器線陣列中的水聽器等間隔布放，一種水聽器線陣列中的水聽器的布放方式是中間緊密兩邊稀疏，還有一種水聽器線陣列中的水聽器的布放方式是中間稀疏兩邊緊密。
[0004]理論分析和實驗結(jié)果表明:與水聽器等間隔布放的水聽器線陣列相比，水聽器布放中間緊密兩邊稀疏時，指向性曲線的主瓣相對較寬，而旁瓣相對較低；水聽器布放中間稀疏兩邊緊密時，指向性曲線的主瓣相對較窄，而旁瓣相對較高。其中，旁瓣存在的意義在于:當存在旁瓣時，如果水聽器線陣列的端射方向存在噪聲時，會影響到水聽器線陣列的接收性能，水聽器線陣列的指向性不好。而現(xiàn)有技術(shù)中的三種水聽器線陣列，在端射方向均存在旁瓣，即在端射方向存在噪聲時，現(xiàn)有技術(shù)中的水聽器線陣列的輸出指向性不好。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型實施例的目的在于提供一種水聽器線陣列，以使在水聽器線陣列的端射方向存在噪聲時，獲得較好的輸出指向性。具體技術(shù)方案如下:
[0006]一種水聽器線陣列，包括:支撐件和6個依次成直線布放的水聽器；其中，所述水聽器內(nèi)嵌在所述支撐件上，所述支撐件的軸線垂直于每個水聽器的橫切面，6個水聽器的具體布放方式為:第一水聽器與第三水聽器串聯(lián)組成一對水聽器，第二水聽器與第五水聽器串聯(lián)組成一對水聽器，第四水聽器與第六水聽器串聯(lián)組成一對水聽器，每對水聽器與其他的任一對水聽器之間并聯(lián)連接，所述水聽器線陣列的預(yù)設(shè)工作頻率為3.75KHz，第二至第六水聽器與第一水聽器之間的間隔依次為125mm、200mm、250mm、325mm、450mm。
[0007]在本實用新型的一種【具體實施方式】中，所述水聽器具體為壓電陶瓷圓環(huán)。
[0008]在本實用新型的一種【具體實施方式】中，還包括:設(shè)置在所述支撐件的一端的輸出端，其中，所述輸出端與所述每對水聽器的輸出端電連接。
[0009]在本實用新型的一種【具體實施方式】中，還包括:設(shè)置在所述水聽器外側(cè)的與所述支撐件連接的水密層。
[0010]在本實用新型的一種【具體實施方式】中，還包括:設(shè)置在所述水聽器與所述水密層之間的內(nèi)嵌在所述支撐件中的屏蔽層，其中，每個水聽器對應(yīng)一個屏蔽層。
[0011]應(yīng)用本實用新型實施例提供的水聽器線陣列，通過輸出指向性測試，其實驗結(jié)果表明，相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型所提供的水聽器線陣列具備良好的抗干擾能力，能夠減小甚至消除端射方向的噪聲對水聽器線陣列的接收性能帶來的不利影響，獲得很好的輸出指向性。且布放方式簡單，易操作。
【附圖說明】
[0012]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0013]圖1為本實用新型實施例的一種水聽器線陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為不同的水聽器線陣列的歸一化指向性曲線圖；
【具體實施方式】
[0015]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0016]圖1所示為本實用新型實施例的一種水聽器線陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可知，本實用新型實施例中的水聽器線陣列至少可以包括以下部件:
[0017]支撐件01和6個依次成直線布放的水聽器02。進一步地，在本實用新型的一種【具體實施方式】中，上述水聽器線陣列中的水聽器02可以是壓電陶瓷圓環(huán)。當有聲波傳來時，振動使壓電陶瓷圓環(huán)輸出一定的電壓，這樣水下聲信號就轉(zhuǎn)換成電信號。
[0018]其中，水聽器02內(nèi)嵌在支撐件01上，支撐件01的軸線垂直于每個水聽器02的橫切面。如圖1所示，依次將左數(shù)第一個水聽器02命名為第一水聽器，左數(shù)第二個水聽器02命名為第二水聽器，左數(shù)第三個水聽器02命名為第三水聽器，左數(shù)第四個水聽器02命名為第四水聽器，左數(shù)第五個水聽器02命名為第五水聽器，左數(shù)第六個水聽器02命名為第六水聽器。6個水聽器的具體布放方式為:第一水聽器02與第三水聽器02串聯(lián)組成一對水聽器，第二水聽器02與第五水聽器02串聯(lián)組成一對水聽器，第四水聽器02與第六水聽器02串聯(lián)組成一對水聽器，每對水聽器與其他的任一對水聽器之間并聯(lián)連接，所述水聽器線陣列的預(yù)設(shè)工作頻率為3.75KHz，第二至第六水聽器與第一水聽器之間的間隔依次為125mm、200mm、250mm、325mm、450mm。由上述水聽器之間的間隔關(guān)系可知，第一水聽器02與第三水聽器02之間的間隔為200mm，第二水聽器02與第五水聽器02之間的間隔為200mm，第四水聽器02與第六水聽器02之間的間隔為200mm，即每對水聽器內(nèi)的兩個水聽器之間的間隔均為200mm?？梢岳斫獾氖?，上述水聽器線陣列的工作環(huán)境的聲波頻率也可以不是上述預(yù)設(shè)工作頻率3.75KHz?當然，當聲波頻率等于預(yù)設(shè)工作頻率3.75KHz時，上述水聽器線陣列將得到最佳的輸出。另外，顯而易見的是，上述第一個水聽器02和第六個水聽器02與上述支撐件01的兩端的距離應(yīng)滿足加工工藝要求。
[0019]由于海水中的聲速為1500m/s左右，所以對于預(yù)設(shè)工作頻率為3.75KHz的水聽器線陣列來說，上述每對水聽器內(nèi)的兩個水聽器之間的間隔為200mm剛好為波長的一半。且由每個水聽器02的布放位置可知，本實用新型中的水聽器02在支撐件01上的布放方式符合組合聲源輻射的規(guī)律，經(jīng)實驗結(jié)果表明，本實用新型中的水聽器線陣列能夠獲得很好的輸出指向性。
[0020]為了方便理解，這里給出在滿足組合聲源輻射規(guī)律情況下的水聽器的布放方式。具體如下:
[0021 ]步驟1、布放第I對和第2對水聽器:
[0022]I)若h+a彡D < h+2a+g，只能布放I對水聽器，其布放位置分別為:
[0023]①-h/2，
[0024]②h/2，
[0025]布陣完成；
[0026]2)若h+2a+g ^ D ^ 2h_g，布放2對水聽器，其布放位置分別為:
[0027]①_(D_a)/2，
[0028]②h-(D_a)/2，
[0029]③-h+(D_a)/2，
[0030]④(D_a)/2，
[0031]進入步驟3;
[0032]3)若2h_g < D < 2h+2a+g，令:N = 2h_g，布放2對水聽器，其布放位置分別為:
[0033]①-(D'-a)/2，
[0034]②h-φ' -a)/2，
[0035]③-h+(D,-a)/2，
[0036]④(D'-a)/2，
[0037]進入步驟3 ；
[0038]4)若D彡2h+2a+g，布放2對水聽器，其布放位置分別為:
[0039]①_(D_a)/2，
[0040]②h-(D_a)/2，
[0041]③-h+(D_a)/2，
[0042]④(D_a)/2，
[0043]記當前有效陣列長度d = D_(2g+2a+2h)，進入步驟2 ;其中，當前有效陣列長度d為在支撐件01上布放兩對水聽器后按照公式d = D-(2g+2a+2h)計算得出的，得到當前有效陣列長度d后，進一步地，按照遞歸方法依次布放水聽器。
[0044]步驟2、依遞歸方法布放水聽器:
[0045]I)若 d < h+a，進入步驟 3 ；
[0046]2)若h+a ^ d < h+2a+g，布放I對水聽器，其布放位置分別為
[0047]①-h/2，
[0048]②h/2，
[0049]布陣完成；
[0050]3)若h+2a+g ^ d ^ 2h_g，布放2對水聽器，其布放位置分別為:
[0051]①-(d_a)/2，
[0052]②h-(d_a)/2，
[0053]③-h+(d_a)/2，
[0054]④(d_a)/2，
[0055]進入步驟3 ；
[0056]4)若 2h_g < d < 2h+2a+g，進入步驟 3 ；
[0057]5)若d彡2h+2a+g，布放2對水聽器，其布放位置分別為:
[0058]①-(d_a)/2，
[0059]②h-(d_a)/2，
[0060]③_h+(d_a)/2，
[0061]④(d_a)/2，
[0062]將d- (2g+2a+2h)賦值給當前有效陣列長度d，進入步驟2進行遞歸布放；
[0063]步驟3、布放最后一對水聽器，觀察在下列位置是否滿足布放水聽器的條件:
[0064]①_h/2，
[0065]②h/2，
[0066]如果滿足布放條件，則在這兩個位置布放一對水聽器，布陣完成；如果不滿足布放條件，則布陣完成；