水雷自导头声学接收系统在空气中的测试装置及测试方法与流程

本发明涉及水雷自导头技术领域，具体涉及水雷自导头声学接收系统在空气中的测试装置及测试方法。

背景技术：

目前，水雷自导战斗部采用声学自导装置，通过接收水下目标反射的声波信号或辐射噪声信号，来对水下目标进行探测、定位。水雷自导头段的声学探测性能直接影响整个战斗部的攻击精度，为了验证、测试自导头段设计、加工的效果，需要对其声学装置进行电——声性能测试，对于自导头的声学接收装置的测试而言，必需测试接收声基阵和信号调理电路的各通道接收幅度和相位一致性误差。

目前，水雷自导头声学接收系统的相关测试是在消声水池中进行：将自导头声基阵固定在水下，声基阵前方一定距离设置一个水下声源，水下声源发射脉冲声波信号，被接收声基阵的各个阵元接收，经过信号调理电路放大、滤波后，转变为多通道的电信号输出，将各通道输出信号的电压幅度以水下声源的发射声源级作参考表示出来，就可以表征接收装置的灵敏度；将各通道电压信号的波形相位、波形幅度相互比较，得到幅度和相位一致性误差。——由于测试在水下进行，在实际测量过程中，需要反复调整将基阵与声源对准，并且考虑到水密安全，下水测试前要进行水密试验检查，防止接收装置漏水损坏。在装备批产时，或需要重复测试时，实际操作过程中要重复进行水密检查、装夹入水、对准测试、出水干燥等操作，影响工作效率。因此需要设计一种能够在空气中进行基本性能测试的装置。

目前，有采用对接阵进行空气中的测试的尝试，通常是采取空气扬声器阵列对接的方法来进行，但由于是多阵元、具有一定孔径的声基阵，测试用的对接阵同样要采用多个扬声器来实现，各扬声器的非一致性误差容易引入，影响测试结果。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了水雷自导头声学接收系统在空气中的测试装置及测试方法，能够避免水雷自导头声学接收系统在空气中测试过程中引入的非一致性误差，达到测试自导头声接收系统各通道灵敏度幅度和相位一致性测量的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：水雷自导头声学接收系统在空气中的测试装置，包括：振动台、水雷自导头、夹具以及信号源。

水雷自导头设置于振动台上，二者之间设有所述泡沫合金。

水雷自导头由夹具紧固在振动台上。

振动台、水雷自导头和夹具构成的机械结构的谐振频率高于水雷自导头的工作频段。

信号源，用于产生模拟自导信号，驱动振动台产生振动。

进一步地，水雷自导头包括自导头声学接收系统和自导头声基阵。

自导头声基阵位于自导头声学接收系统上。

自导头声学接收系统设置于振动台上，泡沫合金设置于自导头声学接收系统和振动台之间。

自导头声基阵对振动产生振动响应电信号，利用振动响应电信号测试获得水雷自导头声学接收系统的各通道灵敏度幅度和相位一致性。

进一步地，自导头声基阵采用纵振复合棒换能器。

进一步地，振动台的工作频率覆盖所述水雷自导头工作频段。

进一步地，水雷自导头声学接收系统中具有信号调理电路，信号调理电路用于对响应电信号进行放大滤波输出；

采用示波器读取信号调理电路的输出信号，得到水雷自导头声学接收系统的各通道灵敏度幅度和相位一致性。

进一步地，本发明还提供了水雷自导头声学接收系统在空气中的测试方法，采用上述测试装置，对水雷自导头声学接收系统进行各通道灵敏度幅度和相位一致性进行测量。

依据自导头声基阵的计量校准证书，获得自导头声基阵的各阵元声接收灵敏度和振动加速度灵敏度数据，计算声接收灵敏度和振动加速度灵敏度之间的转换比例系数k。

信号源产生模拟自导信号，驱动所述振动台产生振动。

自导头声基阵对振动台产生的振动进行响应，产生振动响应电信号。

振动响应电信号中，自导头声基阵各通道信号相互比较得到振动加速度幅度和相位一致性误差。

依据转换比例系数k，计算得到声接收幅度和相位一致性误差。

有益效果：

本发明提供了水雷自导头声学接收系统在空气中的测试装置及测试方法，能够避免水雷自导头声学接收系统在空气中测试过程中引入的非一致性误差，采用振动台作为测试源，利用水雷自导头声基阵自身的加速度灵敏度，产生振动-电信号的转换，并经过自导头声接收装置信号调理电路处理后，对各通道输出信号读取比较，达到测试自导头声接收装置各通道灵敏度幅度和相位一致性测量的目的。

附图说明

图1为本发明实施例提供的水雷自导头声学接收系统在空气中的测试装置结构图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明考虑到目前水雷自导头声基阵采用的是纵振复合棒式压电陶瓷换能器，此类型换能器不仅具有声灵敏度，同时还兼具有加速度灵敏度：即声基阵不仅对声波有响应输出，而且对振动信号也有响应输出，尽管对正常使用而言，加速度灵敏度是有害的，需要在外部采取隔振、去耦等措施加以抑制，但是却是无法完全消除的。

组装完成的自导头声学接收系统仍然不可避免地具有振动加速度灵敏度，施加振动信号时，自导头声学接收系统相应能够输出电信号，而且，声基阵自身在完成组装交付时，可以同时提供加速度灵敏和声灵敏度校准数据报告。

针对这种情况，本发明采用振动台作为测试源，振动台台面采用泡沫铝或发泡铝材料作为传导振动并隔离声波传播，用振动信号作为测试信号，对自导头施加一定幅度量级和频率的振动信号，将自导头声基阵接收装置响应输出的电信号采集出来，各通道信号相互比较得到幅度和相位一致性误差；将声基阵自身加速度灵敏和声灵敏度校准数据对比换算，就能推导出声接收幅度和相位一致性误差

基于上述原理，本发明实施例提供的水雷自导头声学接收系统在空气中的测试装置，包括：振动台1、水雷自导头、夹具4以及信号源；

水雷自导头2设置于振动台1上，二者之间设有泡沫合金；

水雷自导头由夹具4紧固在振动台1上；

振动台1、水雷自导头和夹具4构成的机械结构的谐振频率高于水雷自导头的工作频段。此处的近似刚性连接，是指夹具、水雷自导头和振动台，三者形成的机械结构谐振频率，高于自导头声学装置工作频段。

信号源，用于产生模拟自导信号，驱动振动台1产生振动。

本发明实施例中，水雷自导头包括自导头声学接收系统2和自导头声基阵3；

自导头声基阵3位于自导头声学接收系统2上；

自导头声学接收系统2设置于振动台1上，泡沫合金设置于自导头声学接收系统2和振动台1之间；水雷自导头与振动台之间采用泡沫金属材料传递振动并隔离声波。泡沫金属材料是一种内含气泡的多孔金属固体材料，其内部的气泡能够将声波反射、散射，同时具有金属的硬度和刚性，因此，此处起到传递振动并隔离声波的作用，避免振动台产生的声波进入自导头。

自导头声基阵3对振动产生振动响应电信号，利用振动响应电信号测试获得水雷自导头声学接收系统2的各通道灵敏度幅度和相位一致性。

由于待测水雷自导头与振动台采取的使近似刚性连接，振动台整体振动，施加的激励信号是单一的，避免了常规空气测量方法中使用多扬声器阵列自身非一致性误差的引入，有利于提高各通道灵敏度幅度和相位一致性误差测量的精度。

本发明实施例中，自导头声基阵3采用纵振复合棒换能器。

本发明实施例中，振动台1的工作频率覆盖水雷自导头工作频段。此处的振动台选用能够覆盖水雷自导头段工作频带的高频振动台。

本发明实施例中，水雷自导头声学接收系统2中具有信号调理电路，信号调理电路用于对响应电信号进行放大滤波输出。

采用示波器读取信号调理电路的输出信号，得到水雷自导头声学接收系统的各通道灵敏度幅度和相位一致性。

基于上述实施例中提供的测试装置，本发明还提供了水雷自导头声学接收系统在空气中的测试方法，对水雷自导头声学接收系统进行各通道灵敏度幅度和相位一致性进行测量。

依据自导头声基阵3的计量校准证书，获得自导头声基阵3的各阵元声接收灵敏度和振动加速度灵敏度数据，计算声接收灵敏度和振动加速度灵敏度之间的转换比例系数k。

信号源产生模拟自导信号，驱动振动台1产生振动。

自导头声基阵3对振动台1产生的振动进行响应，产生振动响应电信号；。

振动响应电信号中，自导头声基阵3各通道信号相互比较得到振动加速度幅度和相位一致性误差。

依据转换比例系数k，计算得到声接收幅度和相位一致性误差。

由物理学基本原理可知，声与振动是紧密联系的，水雷自导头声基阵的换能器采用纵振复合棒换能器，其振动加速度灵敏度与声接收灵敏度存在直接对应关系，通常将振动加速度灵敏度与声接收灵敏度通过单位换算后采用百分比来表示。设振动加速度灵敏度为m,声接收灵敏度为m,则通过归一化后有简化公式：

m＝km

k就是转换比例系数。

用振动信号作为测试信号，对自导头施加一定幅度量级和频率的振动信号，将自导头声基阵接收装置响应输出的电信号采集出来，各通道信号相互比较得到幅度和相位一致性误差；将声基阵自身加速度灵敏和声灵敏度校准数据对比换算，就能推导出声接收幅度和相位一致性误差。

水雷自导头与振动台采取的使近似刚性连接，振动台整体振动，施加的激励信号是单一同向的，声基阵中各阵元的换能器感知到到振动信号是一致的，避免了常规空气测量方法中使用多扬声器阵列自身非一致性误差的引入，有利于提高各通道灵敏度幅度和相位一致性误差测量的精度。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。