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不论是为了军事还是民用的目的,人们研究海洋都离不开水声换能器的测量与校准问题。在过去的六十年中,水声测量校准的理论和实验方法得到了迅速的发展,形成了互易法、比较法等成熟的测量校准方法。但是在实验室和换能器制造厂家实施换能器的校准还是比较繁琐的。
本文的主要目的是在成熟的测量校准理论的基础上,开发一套水声综合测量系统,以简化换能器测量校准工作,实现换能器参数的自动测量;此外,本文还在使用Prony建模方法进行水池中的低频换能器校准方面进行了一些探索。
首先,介绍了换能器的基本参数和换能器校准的基本方法:重点介绍了比较法校准的原理和实施方法以及宽带噪声谱分析校准技术和矢量水听器校准技术。
其次,从硬件结构和软件设计两个方面介绍了水声综合测量系统。水声综合测量系统能够完成对灵敏度、发射响应、指向性图等参数的自动测量,同时测量软件能够运用一些新的数据分析和处理方法对测量数据进行分析。
接着,阐述了在水池中进行低频换能器校准的Prony建模方法,这一方法拓展了在水池中进行换能器校准的低频限制。
最后,分析了水声综合测量系统的综合不确定度,并且给出了三个测量实例。实际测量结果表明,本文所开发的水声综合测量系统能够完成绝大多数原来靠手工完成的测量校准任务,完全可以替代进口产品。