Метод измерения коэффициента акустического отражения подводных акустических материалов с одноклеточным гидрофоном

Следует изучить изменения в форме и геометрическом положении акустического фокального диапазона вогнутыхСферический ультразвуковой датчикКогда интенсивность звука высока, а среда имеет большое затухание. С точки зрения физической акустики анализируются эффекты нелинейности и ослабления средств массовой информации, вызванные высокой интенсивностью звука в фокусном диапазоне звука, а линейный алгоритм суперпозиции используется для выполнения численных расчетов моделирования. Как теоретический анализ, так и численные расчеты показывают, что при увеличении интенсивности звука и ослабления среднего геометрическое положение акустической фокусной зоны имеет прогресс на уровне миллиметра вдоль акустической оси в направлении датчика; В то же время, акустическая фокусная зона форма постепенно изменилась от симметричного длинного эллипсоида на короткий эллипсоид с \"толстой головой и тонким хвостом \".

Высокая интенсивность звука и среднее ослабление оказывают важное влияние на положение и форму звуковой фокусной области вогнутого сферического преобразователя. Полное рассмотрение должно быть уделено точным позиционированию и контролю дозы оборудования HIFU, состава стандартов проверки и даже клиническому применению.

Моя страна сделала замечательные прорывы в разработке и клиническом применении высокоинтенсивного ультразвукового (высокоинтенсивного ультразвукового (HIFU) оборудования). Однако, чтобы по -настоящему достичь точного контроля дозы дозы лечения на оборудовании, чтобы клиническое лечение могло достичь идеального эффекта эффективного убийства поражения без повреждения окружающих нормальных тканей, все еще существует много теоретических и технических проблем, которые необходимо изучить и Решено в глубине. Внутренние и иностранные экспериментальные исследования по формированию повреждения HIFU в биологических тканях показали, что при увеличении интенсивности звука положение фокусной зоны движется вперед и постепенно изменяется от длинного эллипсоида к \"головаемой форме \" или \"Конус форма \". Хотя в последние годы иностранная литература сделала некоторые качественные объяснения для вышеуказанного явления, численно решав уравнение нелинейного распространения акустической волны (уравнение KZK), но процедура расчета сложна, а физическая связь в процессе расчета неясна. По этой причине в качестве примера этот документ принимает вогнутый сферический сферический преобразователь, и обсуждает проблему, изучая влияние ослабления среднего и нелинейных характеристик распространения при высокой интенсивности звука на звуковой фокусной диапазоне.

В нашей предыдущей работе, основанной на интеграле дифракции Кирхгофф, мы получили выражение звукового давления в любой точке в одночастотном полевом поле при условии линейного звукового поля с вогнутым сферическим преобразователем с равномерным излучением на Поверхность (также требуется для точек Рэйли).

Из анализа нелинейной теории акустики, когда звуковое давление одночастотной синусоидальной волны, излучаемой с поверхности преобразователя в среду, достаточно большое, она называется \"конечная амплитуда волна \", которая распространяет определенное расстояние в среде (называемое прерывистым расстоянием). ), форма волны будет искажена в пилообразной волне, которая также может рассматриваться как ударная волна. В дополнение к фундаментальной частоте исходного излучения, частотный спектр этой волны также включает серию более высоких гармоник. Они постепенно генерируются путем постоянного поглощения энергии от фундаментальной волны во время распространения звуковых волн, то есть гармоник ткани при ультразвуковом медицине. Коэффициент амплитуды может быть использован для описания распространения гармоник высокого порядка с расстоянием распространения и взаимосвязи изменений энергии во время распространения.

Спилообразная волна образует расстояние, так что это безразмерное количество, отражающее расстояние распространения. Основываясь на этом, мы рассчитали кривую коэффициента амплитуды фундаментальной волны и первые 3 гармоники. Когда звуковая волна распространяется в среде, звуковое давление распадается экспоненциально с расстоянием, которое может быть выражено в форме. Для общих мягких тканей коэффициент ослабления t m примерно пропорционален частоте. Чтобы упростить расчет, эта статья выражает коэффициент затухания каждого гармонического компонента как там, где α является системой ослабления звука основополагающей частоты звуковой волны в биологических тканях на единицу расстояния.

Это должно включать в себя звуковое поглощение и рассеяние ткани. После рассмотрения двух вышеупомянутых факторов (нелинейность и ослабление) выражение звукового давления в целенаправленном звуковом поле может быть расширено на следующую форму: является ли волновое число каждой гармоники. Эта формула - то, что мы называем линейным алгоритмом суперпозиции Integral.

Результат:

1 Влияние ослабления среднего на диапазон фокуса звука. Параметры единицы вогнутого сферического датчика, используемого в этой статье: радиус кривизны r = 15 см, радиус апертуры a = 42 см, рабочая частота f = 1,7 МГц. Предполагая, что среда представляет собой общую мягкую ткань, его коэффициент ослабления α находится в диапазоне рагу 01-30 дБ (см · мц). Скорость звука, плотность и другие параметры среды принимаются в соответствии с соответствующей литературой. Чтобы изучить коэффициент затухания как единый фактор влияния, необходимо рассчитать только одну частоту, а именно основную частоту, необходимо рассчитать и проанализировать для закона об изменении домена звуковой фокусировки с различными значениями α. По этой причине в формуле серия численных расчетов была выполнена путем принятия m = 1. Результаты показывают, что с увеличением ослабления, то есть, когда α = 0,3, 13 и 23 дБ (см · МГц), форма акустической фокальной области -6 дБ постепенно изменяется с длинного эллипсоида на короткий эллипсоид, и его длинная ось1 и короткая ось.

2. Они 111, 104 и 92 соответственно. Положение фокальной зоны (положение на акустической оси), последние два составляют соответственно на 30 мм и 65 мм впереди первой вдоль акустической оси преобразователя. В то же время голова фокусной зоны (конец близко к преобразователю) - это скорее \"толстый \", чем его хвост (конец далеко от датчика).

2 Влияние нелинейности, вызванное высокой интенсивностью звука на диапазон фокусировки звука, одинаково, звуковое давление поверхностного излучения рассматривается как один фактор, а его значения соответственно 44, 73, 4 МПа и α = рагу 3DB ( см · МГц). Учитывая, что ослабление среды быстро увеличивается с увеличением частоты гармоники, число гармоник не должно быть слишком много. Результаты расчета показывают, что: по мере увеличения звукового давления поверхностного радиации, положение и форма изменения фокальной зоны, в отличие от того, когда изменяется коэффициент затухания, оно так большое, но его изменяющийся закон похож. То есть положения последних двух центров перемещаются на 16 мм и 21 мм соответственно; Соотношение длинной и короткой оси центральной части 6 дБ составляет 119, 116 и 113 соответственно, а голова центральной области также имеет тенденцию становиться \"толстым \".

3 Совокупное влияние ослабления и нелинейности на звуковой фокус -диапазон.

Приведенные выше два фактора одновременно включены в формулу (3) для расчета. Рисунок 3 (a) и рисунок 3 (b) соответственно показывают, что α = 3db рагу (см · МГц), p ′ 0 = 44mpa и α = 2,3 дБ рагу (см · МГц), p'0 = 44mpa

При рассмотрении ослабления и нелинейных эффектов одновременно контур линии давления ISO-звука в фокальной зоне является результатом расчета на рисунке. По сравнению с этими двумя позициями фокусной зоны продвинулась на 8,4 мм, а соотношение основных и незначительных осей фокусной зоны изменилось с 11,9 до 8,5. Это показывает, что тенденция изменения фокусной зоны, вызванная коэффициентом затухания и нелинейностью, является одинаковой, поэтому общий эффект усиливается.

В заключение

Теоретический анализ и вычисления в этой статье показывают, что: высокая интенсивность звука и ослабление среднего уровня оказывают важное влияние на форму и положение зоны фокуса звука; Чем больше коэффициент затухания среды, тем выше интенсивность звука (то есть, тем сильнее нелинейность), и чем звук фокусируется, тем ближе поле к преобразователю; Соотношение длинных и коротких оси фокусного поля также становится меньше, то есть его форма постепенно меняется от длинного эллипсоида к короткому эллипсоиду, и голова области фокусировки звука становится \"жирным \", чем хвост. Феномен, форма имеет тенденцию быть \"Морковью \". Приведенные выше выводы обеспечивают основу для количественного анализа закона об изменении зоны звуковой фокусировки звукового поля HIFU и дальнейшего изучения взаимосвязи между областью фокусировки звука и областью повреждения.

Большой метод измерения образца коэффициента акустического отраженияПодводные акустические материалыс одним векторным гидрофоном

Чтобы реализовать широкополосное измерение широкополосного доступа нормального коэффициента акустического отражения подводных акустических материалов, в качестве основного оборудования системы измерения используется один векторный гидрофон и технологией обработки сигналов после неверного фильтра. Предлагается один векторный гидрофон на основе одного векторного гидрофона. Метод измерения широкополосного поля нормального коэффициента акустического отражения подводного акустического материала подводного акустического материала с помощью технологии электронного вращения вектора гидрофона, чтобы реализовать эффективное разделение прямого звука и отраженного звука. Обсуждается влияние ошибки системы измерения и соотношения сигнал / шум принятого сигнала на результат измерения. Этот метод имеет определенные требования для отношения сигнал / шум, но он не чувствителен к ошибке системы измерения. Результаты экспериментальных испытаний показывают, что: по сравнению с результатами экспериментальных испытаний без обработки после неверной фильтрации метод, описанный в статье Выше 2,5 кГц и теоретические ценности находятся в хорошем согласии.

Коэффициент акустического отражения является важным параметром, который характеризует акустические характеристики подводных акустических материалов. В настоящее время методы измерения коэффициента акустического отражения подводных акустических материалов могут быть примерно разделены на метод малого образца лабораторной акустической трубки и метод измерения свободного поля. Большое измерение свободного поля, как правило, проводится в большом анехозном бассейне. Укладывая материалы молчания на границе бассейна, чтобы поглотить отраженный звук границы бассейна, сигнал, полученный гидрофоном, представляет собой лишь прямой звук и отраженный звук образца. Тем не менее, из-за ограничения нижнего предела анехозного пула, низкочастотный эффект многочастота очевиден; Кроме того, метод измерения свободного поля в основном препятствует краевой дифракционной эффекте образца, и это помехи особенно серьезно в низкочастотной полосе. Чтобы решить вышеуказанные задачи, технология импульсного звукового тестирования широко используется при измерении акустических параметров подводных акустических материалов. Это его ключевая технология для передачи импульсных акустических сигналов с контролируемыми формами волны и без искажений. Тем не менее, переносная функция передаваемого преобразователя ограничивает более низкую частоту технологии тестирования импульсного звука в ограниченном пространстве измерения. По этой причине было предложено множество методов компенсации, таких как метод суперпозиции широкополосной импульсы, предложенный Li Shui et al. Этот метод использует технологию обратной фильтрации для предварительной обработки сигнала возбуждения передаваемого преобразователя для компенсации функции передачи передаваемого преобразователя, так что сигнал, излучаемый передавающим преобразователем Анкет

В отличие от приведенного выше метода, технология после непревзойденной фильтрации \ »обрабатывает сигнал на приемном конце гидрофона для достижения цели компенсации частотной характеристики передаваемого преобразователя. \"Technology Postenverse Filter \" принята в акустической трубе для достижения широкополосного измерения коэффициента поглощения звукаПодводные акустические материалыАнкет Этот метод сначала получает переносную функцию системы измерения, затем компенсирует сигнал наблюдения и, наконец, получает коэффициент акустического отражения образца путем деления спектра амплитуды сигнала компенсированного наблюдения со стандартным спектром амплитуды сигнала отражения сигнала и дальнейшего расчета поглощения Звуковой коэффициент. В последние годы векторные датчики были успешно применены к измерению акустических параметров аэроакустических материалов, таких как метод импеданса поверхности и метод интенсивности звука. Векторный гидрофон может синхронно и в той же точке подбирать информационную информацию о звуковом поле, что расширяет пространство обработки после сигнализации, и соединительная обработка сигналов звукового давления и скорости вибрации может образовывать определенную пространственную направленность, которая может мешать дифракции Звук образца края. В определенной степени подавления не нужно использовать обычный большой массив с большим звуковым давлением, который уменьшает сложность системы измерения. В то же время выходное максимальное максимальное направление комбинированной обработки звукового давления и скорости вибрации векторного гидрофона может быть направлен на заранее определенное направление с помощью технологии электронного вращения, что облегчает эффективное очищение прямого звука и отраженного звука. Кроме того, векторный гидрофон также имеет преимущества хорошей низкочастотной направленности и сопротивления изотропному шуму. Следовательно, по сравнению с традиционным гидрофоном звукового давления, с использованием векторного гидрофона для проверки коэффициента отражения звука материала имеет определенные преимущества. В этой статье представлен широкополосный метод измерения для нормального коэффициента акустического отражения подводных акустических материалов с большим образцом свободного поля. В этом методе используется один векторный гидрофон в качестве основного оборудования системы измерения, объединяющий технологию пульсированной акустической эмиссии и технологию после неверной фильтрации для подавления искажения формы сигнала, устраняет звук дифракционного дифракции образца и звук с несколькими путями в области времени, и Затем проходит технология электронного вращения векторного гидрофона реализует эффективное разделение прямого звука и отраженного звука, и, наконец, коэффициент нормального отражения звука образца получается путем деления двух.

1 процесс измерения

Чтобы объяснить принцип измерения этого метода, объясняя процесс измерения, приводятся связанные выводы формулы и результаты моделирования.

1.1 Идентификация передаточной функции и конструкция обратного фильтра системы измерения Перед тестированием образца переносная функция системы измерения должна быть получена в первую очередь. В отличие от традиционного гидрофона звукового давления, векторный гидрофон включает канал звукового давления и канал скорости вибрации, поэтому переносная функция каждого измерения канала векторного гидрофона должна быть получена одновременно. Во время измерения идеальный импульсный сигнал излучается в водную среду через передающий датчик, а затем передается в точку приемной через гидроакустический канал, и, наконец, полученный векторным гидрофоном и собранного коллекционером. Следовательно, систему измерения можно разделить на три части, а именно систему передачи сигнала, подводной акустический канал и систему получения сигнала. Принимая канал звукового давления в качестве примера, модель полученного сигнала показана на рисунке 1.

На рисунке 1, S (F) - это передаваемый спектр сигнала, T (F), HP (F) и R (F) - это трансферные функции системы передачи, гидроакустический канал звукового давления и системы получения сигнала, соответственно, и N (f) - спектр фонового шума, y (f) - спектр выходного сигнала системы измерения. Метод пост-неверной фильтрации заключается в разработке обратного фильтра для компенсации t (f) и r (f), когда известна переносная функция системы измерения. Возьмите канал звукового давления в качестве примера, чтобы проиллюстрировать основной принцип идентификации функции передачи функции системы измерения. Метод 1 Рассмотрим систему передачи сигнала и систему получения сигнала в целом, то есть h (f) = t (f) + r (f). Входной сигнал составляет x (t), выходной сигнал системы равен y (t), фоновый шум равен n (t), y (f) = h (f) x (f) + n (f) (1) где , X (f), y (f) и n (f) - это преобразование Фурье входного сигнала системы x (t), выходной сигнал системы y (t) и фоновый шум n (t) соответственно. После расчета расчетное значение h (f) равно ^h (f) = gxy (f) gxx (f) (2), где gxy (f)-спектр перекрестной мощности входного сигнала и выходной сигнал системы и GXX (F)-это спектр самостоятельной мощности входного сигнала системы.

В дополнение к вышеупомянутым методам идентификации системы измерения, также могут использоваться методы идентификации псевдолупителей идентификации последовательностей. Метод 2 Предположим, что входной сигнал x (t) системы измерения представляет собой последовательность псевдолупинга (последовательность MLS), а выходной сигнал системы составляет y (t). Очевидно, что y (t) = x (t) * h (t) (3) где * означает свертку, h (t) - функция импульсного отклика единичной импульсивного отклика системы. Рассчитайте функцию корреляции между входным сигналом и выходным сигналом системы, rxy = ∫x (τ) y (τ-t) dτ = h (t) * rxx (t) (4), где rxy-это кросс-корреляция Между входом и выводом функции системы RXX является функцией автокорреляции входного сигнала. Поскольку последовательность MLS имеет лучшие характеристики автокорреляции, то есть Rxx (n) = Δ (n) -1L + 1. где l = 2m-1-длина последовательности, а m-порядок псевдолупочтения последовательности. Легко увидеть, что предполагаемое значение системной функции импульсной реакции импульсного отклика ^h (t) равно ^h (t) ≈ rxy (6) Дальнейшее преобразование Фурье может получить оценочное значение ^h (f) функции передачи системы системы измерения. После получения ^h (f) спроектируйте обратный фильтр H-1 (f) в частотной области как hpost (f) = ^h (f) | ^H (f) | 2 + Q (7) Где, Q - это нормальное число, как правило, 1% от максимального значения | ^H (f) | 2. Условие моделирования 1 Передачающий преобразователь и гидрофон помещаются в анехозный пул на одинаковой глубине, расстояние между ними составляет 1 м, а передаваемый сигнал представляет собой последовательность MLS 16-порядка. Метод 1 и метод 2 используются для идентификации системы, соответственно. Соотношения 10, 20 и 30 дБ. Оцените плюсы и минусы результатов идентификации функции передачи двух методов при разных отношениях сигнал / шум. В моделировании функция импульсного отклика единичной импульсы системы моделируется путем добавления гауссовых импульсов с центральными частотами 1, 2, 4 и 8 кГц.

На рисунке 3 показаны результаты идентификации передаточной функции системы измерения в вышеуказанных условиях. Из рисунка видно, что два метода идентификации системы, описанные в этой статье, могут эффективно получить передаточную функцию системы измерения. Тем не менее, метод 1 имеет определенные требования к соотношению сигнал / шум. Когда отношение сигнал / шум больше 30 дБ, результат идентификации является точным. Результат идентификации системы 2 метода 2 лучше, чем у метода 1, а результаты высокой идентификации все еще могут быть получены при условии низкого уровня. сигнал-шум. Это связано с тем, что фоновый шум имеет небольшую корреляцию с сигналом возбуждения источника звука, поэтому этот метод обладает определенной способностью против шума. Ниже приведен анализ эффективности метода измерения, описанного в этой статье, посредством моделирования и численного расчета.

1.2 Обработка данных наблюдения

1) Получить данные наблюдения. Принцип измеренияподводной датчик акустического преобразователя показан на рисунке 4. На рисунке RI - прямой звуковой путь, а расстояние от векторного гидрофона до образца - D, отраженный путь звука равен Ri + 2d, RE = RS + RR - это дифрагированный звук, RQ-это отраженный звуковой путь на границе бассейна, PI-это прямой звук, PR-это отраженный звук, PE-это дифрагированный звук на краю образца, PQ Это многоподобный интерференционный звук.

Предположим, что спектр сигнала возбуждения передаваемого преобразователя составляет S (F), а характерный импеданс среды игнорируется. Без потери общности экспрессия частотного домена сигнала, полученного двумерным векторным гидрофоном, составляет p (f) = s (f) · 1 + rs (f) e－jωτr + d (f) e－jωτe + rq ( f) e－jωτq hpt (f) vx (f) = s (f) · cos (θi) + rs (f) e－jωτrcos (θr) + d (f) e－jωτecos (θe) + rq (f) e－jωτqcos (θq) hvxt (f) vy (f) = s (f) · sin (θi) + rs (f) e－jωτrsin (θr) + d (f) e－jωτesin (θe) + rq (f f) ) e－jωτqsin (θq) hvyt (f) (8) В формуле RS (F) является коэффициентом акустического отражения образца, который зависит от частоты звуковой волны и угла падения, d (f) является коэффициентом дифракции края образца, RQ (F) - это коэффициент отражения границ пула, τR, τe и τq - это временные задержки отраженного звука, дифракционное звук примеров и звук граничного отражения границы и прямой звук соответственно. θi, θr, θe и θq являются прямым звуком, отраженным звуком, дифракционным звуком к краю образца и звуку граничного отражения бассейна, соответственно, угла падения звуковой волны, HPT (F), HVXT (f) и HVXT (f) соответственно представляют Переносная функция каждого канала измерения системы измерения.

2) компенсация функции передачи системы измерения. Умножьте разработанного обратного фильтра с частотным спектром соответствующих данных наблюдения канала, чтобы получить компенсированный сигнал. Частотный спектр PPOST (F), VXPOST (F) и Vypost (F) являются PPOST (F) ≈ S (F) · 1 + Rs (f) e－jωτr + d (f) e－jωτe + rq (f) e－jωτq vxpost (f) ≈ s (f) · cos (θi) + rs (f) e－jωτrcos (θr) + d (f) e－jωτecos (θe) + rq (f) e－jωτqcos (θq) vypost (f) ≈ s (f) · sin (θi) + rs (f) e－jωτrsin (θr) + d (f) e－jωτesin (θe) + rq (f) e－jωτqsin (θq)

Условие моделирования 2 Предположим, что глубина бассейна составляет 10 м, преобразователь запуска, вектор гидрофон и глубина воды h образец, подлежащего тестированию, составляют 5 м. Расстояние h от передаваемого преобразователя в образец составляет 15 м, расстояние D от векторного гидрофона до образца составляет 10 см, передающий сигнал представляет собой акустический сигнал Butterworth, ширина полосы сигнала составляет 500-10 кГц, а также отбор Частота FS = 131 072 Гц и отношение сигнал / шум 30 дБ. Возьмите канал звукового давления в качестве примера, чтобы проверить эффективность компенсации после неверного фильтра. При моделировании образец, который должен быть проверен, представляет собой алюминиевую пластину с толщиной 0,006 м и геометрическим размером 1 м × 1 м. Коэффициент дифракции края образца моделируется с помощью фильтра низкого уровня.

На рисунке 5 показан эффект компенсации посттрального фильтра канала звукового давления. На рисунке показано, что сигнальная форма волны после компенсации является более регулярной и гладкой, что эффективно подавляет искажение сигнала, вызванное переносной функцией системы измерения, и помогает устранить интерференцию, такие как дифракционная дифракция.

3) Устранить звуки помех. Рассчитайте временную задержку отраженного звука, дифракционного звучания образца и звука границы границы пула в соответствии с параметрами развертывания системы измерения и выполните обратное преобразование Фурье уравнения (9), чтобы получить сигнал домена времени, затем добавьте окно, чтобы перехватить полезное Сигнал и выполняем преобразование листа Фурье, мы получаем ПК (f) = S (f) [1 + RS (F) e－jωτr]

Vx c (f) = s (f) [cos (θi) + rs (f) e－jωτrcos (θr)]

Vy c (f) = s (f) [sin (θi) + rs (f) e－jωτrsin (θr)], где Pc (f), Vxc (f) и Vyc (f) соответственно сигнализируют спектр каждого канала. Разделите прямой звук и отраженный звук и получите коэффициент отражения звука образца. Предположим, что направляющий азимут вектор гидрофона равен ψ, а рассчитанная скорость составной частицы Vc vc (f) = vxc (f) cos (ψ) + vyc (f) sin (ψ) (11) Сначала укажите руководящий азимут на передатчик vEl ψ = 0 и выполнить (P + VC) 2 Совместная обработка, пропуская общий термин S (F) и получить выходной вывод обработки II AS II = [PC (F) + VC (F)] 2ψ = 0 = 4 (12) Укажите направляющую азимуту на образец снова, то есть пусть ψ = π и выполнить совместную обработку (P + VC) 2, чтобы получить выходной вывод обработки IR = [PC (F) + VC ( f)] 2ψ = π = 4 ［r2s (f) e－2jωτr］

2 Анализ ошибок измерения

Условие моделирования 3 Параметры системы измерения остаются неизменными, передаваемый сигнал представляет собой акустический сигнал с пульсированным баттервортом, а пропускная способность сигнала составляет 500 ~ 10 кГц. Без рассмотрения дифракционного эффекта края образца и влияния звука отражения на границе пула обсуждается отношение сигнал / шум. Когда это составляет 20, 30 и 40 дБ, результат измерения изменяется с частотой. Результаты измерения и кривые измерения относительной ошибки при разных отношениях сигнал / шум. Из рисунка видно, что относительная ошибка измерения ослабляет частотную колебания, а низкочастотная полоса сильно зависит от отношения сигнал / шум; Кроме того, когда соотношение сигнал / шум составляет 20 дБ, тенденция изменения результата измерения такая же, как теоретическое значение, но результат измерения имеет большую ошибку; Низкая ошибка измерения большой полосы частот заключается в том, что коэффициент акустического отражения невелик, а небольшие колебания могут вызвать большие относительные ошибки. В фактическом тесте, в дополнение к соотношению сигнал / шум, ошибка размещения системы измерения также повлияет на результаты измерения. В следующем моделировании анализируется влияние ошибки размещения системы измерения. Условие моделирования 4 Параметры системы измерения остаются неизменными, независимо от помех, таких как фоновый шум и дифракция кромкой образца. Расстояние h от источника звука до образца составляет 5, 10 и 15 м соответственно. Он обсуждается, когда расстояние D от векторного гидрофона до образца составляет 10, результат измерения при% ошибки. Результаты измерения даются, когда расстояние h от датчика -датчика в образец отличается, а расстояние D от векторного гидрофона до образца имеет 10% ошибку. На рисунке показано, что результат измерения не чувствителен к ошибке расстояния между векторным гидрофоном и образцом; H Результаты измерения почти не совпадают одновременно. Можно видеть, что в фактическом тесте необходимо выбрать только соответствующий H в соответствии с геометрическим размером измерительного пула. Условие моделирования 5 Параметры системы измерения остаются неизменными, независимо от помех от фонового шума и дифракции края образца. Расстояние D от векторного гидрофона до образца составляет 5, 10 и 15 см соответственно, а расстояние h от передачи датчика до образца составляет 15 м, обсуждайте результаты измерения, когда на расстоянии есть ошибка 1% на расстоянии H от датчика датчика к образцу. Результаты измерения даются, когда расстояние D от векторного гидрофона к образцу различено, а расстояние h от передачи датчика до образца имеет ошибку 1%. Из рисунка видно, что результат измерения и теоретическое значение имеют одинаковую тенденцию с частотой, а чем выше частота, тем выше частота. Результат более точен, и этот метод измерения не чувствителен к ошибке расстояния между векторным гидрофоном и образцом.

3 Экспериментальные исследования и обработка данных

Блок -схема аппаратного композиции системы измерения показана на рисунке 11. Система состоит из сухого конца и влажного конца. Сухой конец в основном состоит из произвольного генератора сигналов, усилителя мощности, схемы кондиционирования векторного гидрофона и сборщика сигналов и т. Д., Которые используются для генерации сигналов, передачи и сбора. Влажный конец в основном состоит из передающего датчика, низкочастотного двумерного векторного гидрофона и образца для измерения образца. Влажный конец помещается в анехозный бассейн с геометрическим размером 25 м × 15 м × 10 м, а центр звука расположен 5 м под водой. Бассейн приглушен с шести сторон, а нижний предел поглощения звука составляет 2 кГц. Образец, который будет протестирован, представляет собой алюминиевую пластину с геометрическим размером 1 м × 1 м × 0,006 м. Датчик передатчика подвешен на краю транспортного средства над бассейном, а расстояние h от образца составляет 4,95 м. Образец фиксируется на подъемном и вращающемся устройстве, а образец можно вращать под углом во время измерения и плавно перемещаться в три измерения. Вектор гидрофон помещается на переднем конце образца, а расстояние D от поверхности образца составляет 5,5 см. Передачающий преобразователь представляет собой цилиндрический источник звука, а на рисунке 12 показана кривая отклика напряжения передачи.

Из рис. 12 видно, что передающий датчик имеет плохую радиационную способность ниже 2,5 кГц. Эффективная полоса рабочей частоты низкочастотного двумерного векторного гидрофона составляет 1 ~ 12 кГц. Во время развертывания канал Vector VY указывает на протестированную образец, а VX указывает на стену бассейна. Сначала передайте последовательность псевдолудочного призрака 16-х порядка для идентификации и измерения.

Рисунок 12 Кривая отклика передачи напряжения передаваемого преобразователя

Функция передачи системы и проектирование обратного фильтра. На рисунке 13 показаны результаты идентификации передаточной функции системы измерения. На рисунке HP (F), HVX (F) и Hvy (F) являются измеренными значениями передаточной функции канала звукового давления, канала VECTOR VX и канала VY системы измерения соответственно; HPINV (F), HVXINV (F) и HVYINV (F) являются разработанной функцией переноса обратного фильтра соответственно.

Из рисунка 13 видно, что результат идентификации передачи канала VX VX является недействительным. Это связано с тем, что в приведенной выше ситуации развертывания \"яма \" векторного гидрофона VX -канала обращается к источнику звука, а сигнал, полученный этим каналом, является только пулом. Стена отражает акустический сигнал, поэтому результат идентификации системы является неточным. Сохранить пространственное положение и ориентацию передающего датчика ивектор гидрофонаНе изменяемый, положите образец и передайте акустический сигнал с пульсированным пульсом Butterworth с помощью полосы пропускания от 500 до 12,5 кГц. На рисунке 14 показаны исходные данные и модифицированные сигналы сигналов, полученные каждым каналом векторного гидрофона. Из рисунка 14 видно, что форма волны временной области сигнала после коррекции обратного фильтра становится регулярной, а энергия более концентрируется. Затем вычислите временную задержку прямого звука и отраженный звуковой дифракционный звук с края образца в соответствии с параметрами пространственной компоновки системы измерения и добавьте окна для перехвата полезных данных и вычислить нормальный коэффициент отражения звука образца как показано на рисунке 15.

На рисунке 15 показаны результаты измерения до и после компенсации. Можно видеть, что результат измерения передаточной функции некомпенсированной системы измерения имеет большую ошибку и практически недействителен. Точность измерения значительно улучшается после обработки после непреодолимого фильтра. Когда частота превышает 2,5 кГц, ошибка измерения после коррекции после неверного фильтра небольшая, а результат измерения ниже 2,5 кГц имеет большую ошибку. Причина заключается в том, что низкочастотная способность передачи передаваемого преобразователя ограничена, а низкочастотные компоненты сигнала погружаются в фоновый шум, поэтому результат измерения плохой.

4. Вывод

В этой статье предлагается метод измерения нормального коэффициента акустического отражения подводных акустических материалов на основе одного векторного гидрофона. Этот метод будет пульсировать. Комбинация технологии импульсного излучения, технологии обработки векторных сигналов и технологии после неверного фильтра с помощью технологии после неверного фильтра для получения векторного гидрофона.

Данные компенсируются, искажение сигнала, вызванное трансферной функцией системы измерения, подавляется, а дифракционное звучание края и многолучебный образцы устраняются во временной области. Вмешательство по смысле повышает точность измерения. Принцип измерения теоретически выведен, влияние ошибки системы измерения изучается с помощью численного расчета и моделирования, и проводится экспериментальные исследования. Результаты численного расчета и моделирования показывают, что метод измерения, описанный в этой статье, имеет определенные требования для отношения сигнал / шум; Неточное и нечувствительное развертывание системы. Экспериментальные результаты показывают, что метод, описанный в этой статье Низкочастотная ошибка измерения относительно большая.