一种水听器线阵列及其布放方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及声信号处理技术领域，特别是涉及一种水听器线阵列及其布放方法。
【背景技术】
[0002]水听器又称水下传声器，是把水下声信号转换为电信号的换能器。水听器阵列是指将多个水听器按照一定的方式放置在不同的空间位置上，形成固定阵型的传感器阵列。在水下导航、水下声学测量、海洋勘探与开发等领域，水听器阵列均具有重要应用。而水听器线阵列作为水听器阵列的基本形式，在水听器阵列中具有非常重要的地位，其特点是多个水听器按照一定的方式排列为直线型。因此，对水听器线阵列的研宄具有重要意义。
[0003]现有技术中水听器线阵列有三种:一种水听器线阵列中的水听器等间隔布放，一种水听器线阵列中的水听器的布放方式是中间紧密两边稀疏，还有一种水听器线阵列中的水听器的布放方式是中间稀疏两边紧密。
[0004]理论分析和实验结果表明:与水听器等间隔布放的水听器线阵列相比，水听器布放中间紧密两边稀疏时，指向性曲线的主瓣相对较宽，而旁瓣相对较低；水听器布放中间稀疏两边紧密时，指向性曲线的主瓣相对较窄，而旁瓣相对较高。其中，旁瓣存在的意义在于:当存在旁瓣时，如果水听器线阵列的端射方向存在噪声时，会影响到水听器线阵列的接收性能，水听器线阵列的指向性不好。而现有技术中的三种水听器线阵列，在端射方向均存在旁瓣，即在端射方向存在噪声时，现有技术中的水听器线阵列的输出指向性不好。
【发明内容】
[0005]本发明实施例的目的在于提供一种水听器线阵列及其布放方法，以使在水听器线阵列的端射方向存在噪声时，获得较好的输出指向性。
[0006]一种水听器线阵列，包括:支撑件和水听器；其中，所述水听器内嵌在所述支撑件上，所述支撑件的轴线垂直于每个水听器的横切面，所述水听器成对出现，每对水听器与其他的任一对水听器之间并联连接，每对水听器内的两个水听器之间串联连接，所述水听器在所述支撑件上按照预设布放方式进行布放，所述预设布放方式对应的水听器布放方式为:
[0007]步骤1、布放第I对和第2对水听器:
[0008]I)若h+a彡D < h+2a+g，只能布放I对水听器，其布放位置分别为:
[0009]①-h/2，
[0010]②h/2，
[0011]布阵完成；
[0012]2)若h+2a+g ^ D ^ 2h_g，布放2对水听器，其布放位置分别为:
[0013]①-(D-a)/2，
[0014]②h-(D-a)/2，
[0015]③-h+(D_a)/2，
[0016]④(D-a)/2，
[0017]进入步骤3;
[0018]3)若2h_g < D < 2h+2a+g，令:N = 2h_g，布放2对水听器，其布放位置分别为:
[0019]①-(D'-a)/2，
[0020]②h-φ' -a)/2，
[0021 ]③-h+(D' _a)/2，
[0022]④(D'-a)/2，
[0023]进入步骤3 ；
[0024]4)若D彡2h+2a+g，布放2对水听器，其布放位置分别为:
[0025]①-(D-a)/2，
[0026]②h-(D-a)/2，
[0027]③-h+(D-a)/2，
[0028]④(D-a)/2，
[0029]记当前有效阵列长度d = D_(2g+2a+2h)，进入步骤2 ;
[0030]步骤2、依递归方法布放水听器:
[0031]I)若 d < h+a，进入步骤 3 ；
[0032]2)若h+a ^ d < h+2a+g，布放I对水听器，其布放位置分别为
[0033]①_h/2，
[0034]②h/2，
[0035]布阵完成；
[0036]3)若h+2a+g ^ d ^ 2h_g，布放2对水听器，其布放位置分别为:
[0037]①-(d-a)/2，
[0038]②h-(d-a)/2，
[0039]③_h+(d_a)/2，
[0040]④(d-a)/2，
[0041]进入步骤3;
[0042]4)若 2h_g < d < 2h+2a+g，进入步骤 3 ；
[0043]5)若d彡2h+2a+g，布放2对水听器，其布放位置分别为:
[0044]①-(d-a)/2，
[0045]②h-(d-a)/2，
[0046]③-h+(d-a)/2，
[0047]④(d-a)/2，
[0048]将d- (2g+2a+2h)赋值给当前有效阵列长度d，进入步骤2进行递归布放；
[0049]步骤3、布放最后一对水听器，观察在下列位置是否满足布放水听器的条件:
[0050]①_h/2，
[0051]②h/2，
[0052]如果满足布放条件，则在这两个位置布放一对水听器，布阵完成；如果不满足布放条件，则布阵完成；
[0053]其中，所述水听器的布放位置为位置坐标，该坐标以所述支撑件的中心为原点；D=L-2b为总体有效阵列长度，h = 1500/2f为半波长参数，每对水听器内的两个水听器之间的间隔等于半波长参数h，a为每个水听器的长度，g为由加工工艺确定的每对水听器之间的最小安装间隔，L为所述支撑件的长度，b为由加工工艺确定的所述支撑件的最外侧水听器的外部边缘与所述支撑件边缘的最小距离，f为水听器线阵列的预设工作频率。
[0054]在本发明的一种【具体实施方式】中，所述水听器具体为压电陶瓷圆环。
[0055]在本发明的一种【具体实施方式】中，还包括:设置在所述支撑件的一端的输出端，其中，所述输出端与所述每对水听器的输出端电连接。
[0056]在本发明的一种【具体实施方式】中，还包括:设置在所述水听器外侧的与所述支撑件连接的水密层。
[0057]在本发明的一种【具体实施方式】中，还包括:设置在所述水听器与所述水密层之间的内嵌在所述支撑件中的屏蔽层，其中，每个水听器对应一个屏蔽层。
[0058]本发明实施例还提供一种水听器线阵列布放方法，所述水听器线阵列包括:支撑件和水听器；所述布放方法包括:
[0059]获取水听器线阵列的预设工作频率f ;
[0060]获取支撑件的总长度L，单个水听器在支撑件上所占长度a，以及由加工工艺所确定的每对水听器之间的最小安装间隔g和所述支撑件的最外侧水听器的外部边缘与所述支撑件边缘的最小距离b ；
[0061]计算得到半波长参数h ;其中，h = 1500/2f，h为每对水听器内的两个水听器之间的间隔；
[0062]计算得到总体有效阵列长度D ;其中，D = L-2b ;
[0063]按照预设布放方式布放水听器，所述预设布放方式对应的水听器布放方式为:
[0064]步骤1、布放第I对和第2对水听器:
[0065]I)若h+a ^ D < h+2a+g，只能布放I对水听器，其布放位置分别为:
[0066]①-h/2，
[0067]②h/2，
[0068]布阵完成；
[0069]2)若h+2a+g ^ D ^ 2h_g，布放2对水听器，其布放位置分别为:
[0070]①-(D-a)/2，
[0071]②h-(D-a)/2，
[0072]③-h+(D-a)/2，
[0073]④(D-a)/2，
[0074]进入步骤3 ；
[0075]3)若2h_g < D < 2h+2a+g，令:N = 2h_g，布放2对水听器，其布放位置分别为:
[0076]①-(D'-a)/2，
[0077]②h-φ' -a)/2，
[0078]③-h+(D,-a)/2，
[0079]④(D'-a)/2，
[0080]进入步骤3 ；
[0081]4)若D彡2h+2a+g，布放2对水听器，其布放位置分别为:
[0082]①-(D-a)/2，
[0083]②h-(D-a)/2，
[0084]③-h+(D-a)/2，
[0085]④(D-a)/2，
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