CN117395583A - 一种基于电动式换能器的水听器标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于电动式换能器的水听器标定方法，包括：电动式换能器向标准水听器发射全频带连续谱信号；标准水听器接收电动式换能器发射的全频带连续谱信号，通过调整电动式换能器发射信号在各频点的功率谱谱级，使标准水听器接收到的开路电压信号在标定频带内的功率谱谱级处处相等，完成电动式换能器校准；校准后的电动式换能器向待标定水听器发射连续谱信号；对待标定水听器接收的开路电压信号进行全频带功率谱谱级分析，并将分析结果与标准水听器标定的声源功率谱谱级进行比较，得到待标定水听器在全工作频带内连续频点的相对接收灵敏度曲线；根据标准水听器的接收灵敏度对待标定水听器在全工作频带内连续频点的相对接收灵敏度曲线进行谱级修正，得到待标定水听器工作频带内连续频点的接收灵敏度曲线。

Description

一种基于电动式换能器的水听器标定方法

技术领域

本发明涉及水听器技术领域，尤其涉及一种基于电动式换能器的水听器标定方法。

背景技术

水听器由于生产工艺、生产原材料的不一致性，其接收灵敏度往往存在一定差异，且其自身也作为其他水声设备的校准和测量设备，因此每一只水听器在生产完成后必须进行标定，水听器的标定方法主要有静水压激励法、压电补偿法、耦合腔互易法、振动液柱法、标准水听器比较法等。

考虑到水听器标定程序的易操作性和低成本化，目前主流水听器标定方法主要采用标准水听器比较法，在一个充有液体的刚性腔体或标准容器中，利用标准发射声源阵建立测量声场进行校准，可以是密闭的测量声场，也可以是开口的测量声场，将待标定水听器和标准水听器同时放入声场中声压相同的区域进行校准，需要同时测得待标定水听器和标准水听器输出的开路电压U_C和U₀，计算得到待标定水听器的声压灵敏度为：

若用声压灵敏度级表示，则为：

M_C＝20lgM₀+20lgU_C-20lgU₀

然而，标准发射声源阵通常采用的是由不同频段无方向性压电换能器组合而成，很难进行500hz以下频段标定测试；其次，标准水听器比较法通常使用1/3倍频程扫频标定，测试频点之间不连续，绘制的灵敏度特性曲线不连续，无法完整的反映水听器的灵敏度特性；水听器的使用频点不在扫频点位时，存在使用误差。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种基于电动式换能器的水听器标定方法，包括：

电动式换能器向标准水听器发射全频带连续谱信号；

标准水听器接收电动式换能器发射的全频带连续谱信号，通过调整电动式换能器发射信号在各频点的功率谱谱级，使标准水听器接收到的开路电压信号在标定频带内的功率谱谱级处处相等，完成电动式换能器校准；

校准后的电动式换能器向待标定水听器发射连续谱信号；

对待标定水听器接收的开路电压信号进行全频带功率谱谱级分析，并将分析结果与标准水听器标定的声源功率谱谱级进行比较，得到待标定水听器在全工作频带内连续频点的相对接收灵敏度曲线；

根据标准水听器的接收灵敏度对待标定水听器在全工作频带内连续频点的相对接收灵敏度曲线进行谱级修正，得到待标定水听器工作频带内连续频点的接收灵敏度曲线。

与现有技术相比，本发明提供的有益效果如下：

1)测试系统改动简便

测试硬件系统仅仅将标准声源阵替换为电动式换能器，软件系统仅仅将声源级幅值标定系统替换为谱密度分析系统。本发明的标定方法和通用标定方法可以使用同一套测试系统进行简便改动以实现两种方法的切换；

2)可对水听器10Hz以上的甚低频、低频频段进行标定

电动式换能器具备最低为10Hz的甚低频声源发射能力，使用电动式换能器作为发射声源的标定方案可以实现对水听器10Hz以上的甚低频、低频频段进行标定的能力；

3)可对水听器连续频点接收特性进行标定

基于电动式换能器平滑响应工作特性而采取的全频带连续波频谱分析法，可以直接快速的对水听器全频带的接收灵敏度进行标定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开所基于的一种场景架构的示意图；

图2为本公开实施例提供的一种基于电动式换能器的水听器标定方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本公开所基于的一种场景架构的示意图，如图1所示，本公开基于的一种场景架构可包括信号源、功率放大器、电动式换能器、水听器、信号放大器和频谱分析仪

信号源通过功率放大器向电动式换能器发送控制信号，电动式换能器向水听器发送声源信号，水听器接收信号通过信号放大器放大后传送至频谱分析仪进行分析。

以下将对本申请提供的一种基于电动式换能器的水听器标定方法进行进一步说明：

图2为本公开实施例提供的基于电动式换能器的水听器标定方法，包括：

S1、电动式换能器向标准水听器发射全频带连续谱信号；

其中，使用基于磁致伸缩原理的电动式发射换能器来替代标准声源阵，最低可以具备10Hz频率的声源发射能力，满足水听器低频、甚低频频段的测试标定需求。

S2、标准水听器接收电动式换能器发射的全频带连续谱信号，通过调整电动式换能器发射信号在各频点的功率谱谱级，使标准水听器接收到的开路电压信号在标定频带内的功率谱谱级处处相等，完成电动式换能器校准；

S3、校准后的电动式换能器向待标定水听器发射连续谱信号；

S4、对待标定水听器接收的开路电压信号进行全频带功率谱谱级分析，并将分析结果与标准水听器标定的声源功率谱谱级进行比较，得到待标定水听器在全工作频带内连续频点的相对接收灵敏度曲线；

S5、根据标准水听器的接收灵敏度对待标定水听器在全工作频带内连续频点的相对接收灵敏度曲线进行谱级修正，得到待标定水听器工作频带内连续频点的接收灵敏度曲线。

由于电动式换能器具有平滑响应的工作特性，本方案基于电动式换能器使用全频带连续波频谱分析法来替代1/3倍频程扫频信号源级标定测试法，直接实现对水听器全频带接收灵敏度的标定。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。

Claims (1)

1.一种基于电动式换能器的水听器标定方法，其特征在于，包括：

电动式换能器向标准水听器发射全频带连续谱信号；

标准水听器接收电动式换能器发射的全频带连续谱信号，通过调整电动式换能器发射信号在各频点的功率谱谱级，使标准水听器接收到的开路电压信号在标定频带内的功率谱谱级处处相等，完成电动式换能器校准；

校准后的电动式换能器向待标定水听器发射连续谱信号；

对待标定水听器接收的开路电压信号进行全频带功率谱谱级分析，并将分析结果与标准水听器标定的声源功率谱谱级进行比较，得到待标定水听器在全工作频带内连续频点的相对接收灵敏度曲线；

根据标准水听器的接收灵敏度对待标定水听器在全工作频带内连续频点的相对接收灵敏度曲线进行谱级修正，得到待标定水听器工作频带内连续频点的接收灵敏度曲线。