使用有指向性的换能器计量校准
使用有指向性的换能器计量校准是确保声学测量方向特性的关键环节。这类换能器在水下探测、超声成像等领域应用广泛,其指向性直接影响目标定位精度与信号识别效果。计量校准时,需在消声水池或无回声环境中,采用标准声源与精密声学传感器,系统测定换能器的主瓣宽度、旁瓣抑制比及方向图等核心参数。计量校准过程通过多角度旋转测量换能器声压响应,精准分析其方向选择性特征,确保指向性特性溯源至国家声学基准,为水下目标探测、医学超声诊断等应用提供可靠的方向性量值保障,提升声学测量精准度与可靠性。
有指向性的换能器计量校准方法主要包括以下两种:
比较法校准
通过标准水听器与待校准水听器的声场替换实现校准,要求两换能器的声中心严格重合。利用开路电压比值推算灵敏度,需严格控制声场均匀性,并满足相位一致性检验要求。
互易法校准
基于电声互易原理,通过三换能器系统测量转移阻抗并结合互易常数完成绝对校准。该方法适用于强指向性换能器,需确保测量过程中机械振动得到有效控制。
对于指向性换能器,校准还需重点关注波束宽度等关键参数的测量精度。例如,通过三维立体水听器阵列采集接收信号,结合超短基线定位和坐标转换技术,可实现开阔水域环境下指向性的精准校准。实验数据显示,该方法在5 kHz和2.5 kHz频率下,-3 dB波束宽度误差可控制在4.2%-7.4%范围内。
使用有指向性的换能器无论在天然水域中测量,还是在室内人工水池内测量仪器,采用指向性换能器作为测量声源或测量水听器都是常用的、比较有效的减少或排除界面反射声干扰的方法。
例如,在天然湖泊、水库、海湾中测量时常用线列形或柱形换能器作为测量换能器;在室内水池中计量校准测量时常用单向工作的平面形或直角锥形反射体换能器作为测量换能器。消除气泡谐振干抚影响的唯一办法是消除气泡。
消除气泡的具体措施是:严格控制水质、水中生物和有机物,使其不易产生气泡;合理设计换能器结构和吊装夹具,使它们不易吸附空气,换能器下水前用洗涤剂彻底清洗表面和其他结构部分,并浸泡一定时间后再开始仪器外校测量。



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