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1、」公学学报〕,第卷第期尸从年月,,声学学报创刊周年纪念论文声矢量传感器研究进展孙贵青李启虎中国科学院声学研究所北京年月日收到,可摘要声矢量传感器由传统的无指向性声压传感器和偶极子指向性质点振速传感器复合而成以同步共点测量声场中一点处的声压和质点振速若干正交分量,由此得到的幅度和相位信息为解决一些水声问题提供了新的思路。因其实际的和潜在的工程应用价值,所以在最近十年间与此相关的声矢量传感器技术备受水声界关注。本文尝试综述声矢量传感器技术近五十年间在物理基础、传感器设计制作、相关工程应用等各方面的发展
2、历史、现状和所取得的一些研究进展。数,,几‘乞,乞二,乞二,,,即,叮,,,”一一,传感器还有引言的称其为声强探头。声矢量传感器技术的主要应用领域可以覆盖水声警戒声呐、,声矢量传感器作为一种新型的水声测量设备不拖曳线列阵声呐、舷侧阵共形阵声呐、水雷声引信、,但可以测量声场中最常见的标量物理量—声压鱼雷探测声呐、多基地声呐、水下潜器的导航定位、、而且还可以直接同步测量声场同一点处流体介质分布式传感器网络等。在空气声学中,声矢量传感器,,质点振速矢量在笛卡儿坐标系下的,轴向投影,可以用于战场警戒探测直
3、升机和隐形飞机噪声源,。分量一般多用三分量和二分量的形式在结构上它识别和声强、声功率测量等,此外还有电磁矢量传感由传统的无指向性的声压传感器和偶极子指向性的器,它的信号处理形式与水声的类似,可以互相借,质点振速传感器复合而成质点振速传感器是核心部鉴。件,其灵敏度的高低和工作的稳定性等制约声矢量传感器的设计、制作、加工、装配、校准和使用等诸多环声矢量传感器技术是在最近十年间备受水声界节。尽管本文把这种类型的传感器统一称为声矢量传关注的研究焦点之一。从上一世纪五十年代中期美,,,感器但国内外对此有着不
4、同的称谓主要的如俄国学者发表的有关使用惯性传感器直接测量水中质点振速,罗斯将质点振速传感器称为矢量接收器的经典论文以来到在上一世纪七八十年,将声矢量传感器称为复合接收器代前苏联的学者利用其研制成功的声矢量传感器复,一合水听器开展海洋环境直至上一世纪美国等将声矢量传感器还称为声压振速噪声研究学学年九十年代声矢量传感器技术研究热潮才逐渐兴起。在水声工程中所采用的大多数声矢量传感器工作原年俄国学者出版了世界上第一部有关声矢量传理、基本形式和主要的设计理念均基于等人的“,感器技术的专著声学矢量一相位方法,
5、较全面地,,观点因此本文重点阐述从年之后直到现在论述了声矢量传感器技术的原理和应用。年的即年的声矢量传感器技术的发展过程以及所取美国声学杂志第卷第期和第卷第期连得的一些有价值的研究成果。着刊出美俄两国学者三篇有关声矢量传感器研究方鉴于声矢量传感器技术作为一种新兴的水声技,。面的论文【一这种情况以前未曾有过该技术所蕴,术试图全面综述其过去和现在的技术状态都是比含,的潜在军事应用前景促使美国海军研究局较困难的尽管如此但这也从另一个侧面反映了声于年资助美国声学学会举行声矢量传感器专题矢量传感器技术涉及到
6、的许多理论性和工程性问题,“、。,研讨会并出版了题为声质点振速传感器设计非常值得深入研讨正如文献所写的那样声矢”,性能和应用的论文集它基本反映了当前美国学量传感器水声应用才刚刚新,兴还需要做许多工作以,,,,者在这一领域的研究动态但迄今为止它仍是该领评估这类传感器的优势但显而易见通过测量完整域研究的最有价值,也非常有力地的参考资料之一的声场物理量即声压标量和质点振速矢量重新深推动了该领域的研究。年俄国学者出版的专著入研究这一课题是非常有益的。作者力求本文立足“”,复合水声接收器自成体系专门论述声矢
7、量传于能够客观、全面地反映问题,希望能够为正在从事感器的设计、制作和校准等。年美国海军水下或即将从事该方向研究的科研学者提供些许帮助。战中心举办了关于指向性声传感器的研讨本,文首先综述声矢量传感器技术的物理基础,。会呻首次邀请俄国学者参加年的回答,为什么需要声矢量传感器它的应用基础在哪“”网,设立了声质点振速传感器专题内容等类似的概念性问题然后是传感器自身的发展、、,涉及低频高频声矢量传感器的设计制作和实验,,概况从中可以体会到如何才能拥有高性能的声矢声压和声质点振速的联合信息在匹配场处理中的性量
8、传感器最后是基于声矢量传感器及其阵列的信号,。能等这些都反映了最新的研究情况年出版的处,理技术从理论和实验两方面综述声矢量传感器工“”海洋矢量声学,发展了海洋环境噪声的声压标量程应用的这一重要基础。限于篇幅,本文重点综述前场特性的研究,提出了基于声矢量传感器的海上实两点,至于后者则单独成文在后续文章中给出。验、数据处理以及理论分析等一整套方法。尽管在美国最早出现了基于惯性传感器的现,物理基础代声矢量传感器设计思想和制作样品的雏形但在和的积极倡议和推动下俄国在,声矢量传感器作为水声物
