专利名称：一种利用激光测振仪检测液体媒介中声场参数的方法
技术领域：
本发明涉及声场参数测量和校准领域，主要是一种利用激光测振仪检测液体媒介 中声场参数的方法。
背景技术：
水声科研和生产活动中，水声声压是基本物理参量，水声声压的测量和量值传递 一直是通过水听器进行的，这是直接测量声压的方法。为了保证水声声压量值的准确性，必 须对传递水听器和标准水听器的灵敏度进行校准和测量。常用的校准方法有互易法和比较 法。互易法一直是进行水听器校准的首选方法，但是互易法需要使用发射器和互易换能器 进行三组安装操作，才能得到待校水听器的灵敏度，测量过程比较麻烦。比较法是通过比较 标准水听器和待校水听器的输出来确定待校水听器的灵敏度。这两种校准方法的不确定度 一般在0. 7dB左右。为了进一步提高校准的准确性，光学测量的方法开始引入到水声声压检测的领域 中。其原理是通过光学的方法检测声场中的质点振动数据，利用液体中质点振速与声压之 间的关系进而可以得到声场中的声压量值。基于光学测量的方法英国国家物理实验室于 1988年在0. 5MHz 15MHz频段范围内建立了一套国家基准取代传统的互易法来进行水听 器的校准，其不确定灵敏度低于0. 6dB。光学方法用于水听器校准的原理和过程可参考附
图1。声场中适当的位置放置反 光透声膜片，膜片与介质中质点作同相等幅振动，激光束通过透光窗口入射到膜片表面，检 测到膜片的振动，即可获得声场中质点振速的信息，进而推导可得到该处的声压量值。质点 振速测量完成后移开膜片，将待校水听器布放到膜片所在的位置，测量水听器的开路输出 电压。利用得到的声压量值和测量的开路电压数据，便可得到待校水听器的声压灵敏度。由 于液体中光弹效应的存在，激光束在测量声场振动时受到声波的调制，光学方法直接测量 得到的振动信息并不是真实的质点振速，需要对测量数据进行修正。膜片表面振速u和激 光干涉仪所检测到的振速量V之间的关系可表示为V = 2n*U，n*被称为水介质的等效折射 系数。对于平面波，η*的值约为1. 01，对于球面波，η*的计算按照公式(1)。
权利要求
1.一种利用激光测振仪检测液体媒介中声场参数的方法，其特征是步骤如下(1)、发射换能器通过安装定位机构布置于测量水池中，发射换能器离开液体介质与空 气的分界面一定的距离d，激光测振仪探头通过三维定位装置安装于水池面，激光束垂直入 射到水池内水与空气的交界面，并调整激光束与发射换能器的声轴重合；O)、信号源设定产生测量所需的信号，经过功率放大器后激励发射换能器工作，向水 介质中辐射声波，调节三维定位装置使得激光测振仪发出的激光束经过水面反射后可以返 回到激光器进行相干解调，将光信号转换为电信号，并由解码器进行解码输出，得到振动信 息；(3)、解码器的输出信号经过前置放大器放大后，采用滤波器对放大后的信号进行滤 波，滤波后的信号输入到数字示波器进行采集、显示和数据读取。
2.根据权利要求1所述的利用激光测振仪检测液体媒介中声场参数的方法，其特征 是若激光测振仪的灵敏度为K，发射换能器所激励的水面处的质点振速为V，则有ν = 1/2*·进而可得到该处的声压量值P为P=P*c*ν = 1/2* P*c*U*K其中，P为液体介质的密度，c为声波在液体介质中的声速。
全文摘要
本发明公开了一种利用激光测振仪检测液体媒介中声场参数的方法，发射换能器通过安装定位机构布置于测量水池中，激光测振仪探头通过三维定位装置安装于水池面，激光束垂直入射到水池内水与空气的交界面，并调整激光束与发射换能器的声轴重合；利用液体媒介与空气的交界面作为激光束的反射面，采用光学的方法检测声场参数，可得到声压量。本发明有益的效果不需要在声场中布置反光透声膜片，简化了测量步骤。测量光束不需经过液体的内部，因此不需要考虑声光效应对光束的影响，不需要对测试结果进行修正，即可得到声场中的真实的质点振速量值，直接根据声压与质点振速之间的关系便可得到声压量值，提高了测量的效率。
文档编号G01H9/00GK102141427SQ201010585429
公开日2011年8月3日 申请日期2010年12月2日 优先权日2010年12月2日
发明者朱学文, 王世全, 王月兵, 黄勇军 申请人:中国船舶重工集团公司第七一五研究所