一種水聽器線陣列及其布放方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及聲信號處理技術領域，特別是涉及一種水聽器線陣列及其布放方法。
【背景技術】
[0002]水聽器又稱水下傳聲器，是把水下聲信號轉(zhuǎn)換為電信號的換能器。水聽器陣列是指將多個水聽器按照一定的方式放置在不同的空間位置上，形成固定陣型的傳感器陣列。在水下導航、水下聲學測量、海洋勘探與開發(fā)等領域，水聽器陣列均具有重要應用。而水聽器線陣列作為水聽器陣列的基本形式，在水聽器陣列中具有非常重要的地位，其特點是多個水聽器按照一定的方式排列為直線型。因此，對水聽器線陣列的研宄具有重要意義。
[0003]現(xiàn)有技術中水聽器線陣列有三種:一種水聽器線陣列中的水聽器等間隔布放，一種水聽器線陣列中的水聽器的布放方式是中間緊密兩邊稀疏，還有一種水聽器線陣列中的水聽器的布放方式是中間稀疏兩邊緊密。
[0004]理論分析和實驗結果表明:與水聽器等間隔布放的水聽器線陣列相比，水聽器布放中間緊密兩邊稀疏時，指向性曲線的主瓣相對較寬，而旁瓣相對較低；水聽器布放中間稀疏兩邊緊密時，指向性曲線的主瓣相對較窄，而旁瓣相對較高。其中，旁瓣存在的意義在于:當存在旁瓣時，如果水聽器線陣列的端射方向存在噪聲時，會影響到水聽器線陣列的接收性能，水聽器線陣列的指向性不好。而現(xiàn)有技術中的三種水聽器線陣列，在端射方向均存在旁瓣，即在端射方向存在噪聲時，現(xiàn)有技術中的水聽器線陣列的輸出指向性不好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實施例的目的在于提供一種水聽器線陣列及其布放方法，以使在水聽器線陣列的端射方向存在噪聲時，獲得較好的輸出指向性。
[0006]一種水聽器線陣列，包括:支撐件和水聽器；其中，所述水聽器內(nèi)嵌在所述支撐件上，所述支撐件的軸線垂直于每個水聽器的橫切面，所述水聽器成對出現(xiàn)，每對水聽器與其他的任一對水聽器之間并聯(lián)連接，每對水聽器內(nèi)的兩個水聽器之間串聯(lián)連接，所述水聽器在所述支撐件上按照預設布放方式進行布放，所述預設布放方式對應的水聽器布放方式為:
[0007]步驟1、布放第I對和第2對水聽器:
[0008]I)若h+a彡D < h+2a+g，只能布放I對水聽器，其布放位置分別為:
[0009]①-h/2，
[0010]②h/2，
[0011]布陣完成；
[0012]2)若h+2a+g ^ D ^ 2h_g，布放2對水聽器，其布放位置分別為:
[0013]①-(D-a)/2，
[0014]②h-(D-a)/2，
[0015]③-h+(D_a)/2，
[0016]④(D-a)/2，
[0017]進入步驟3;
[0018]3)若2h_g < D < 2h+2a+g，令:N = 2h_g，布放2對水聽器，其布放位置分別為:
[0019]①-(D'-a)/2，
[0020]②h-φ' -a)/2，
[0021 ]③-h+(D' _a)/2，
[0022]④(D'-a)/2，
[0023]進入步驟3 ；
[0024]4)若D彡2h+2a+g，布放2對水聽器，其布放位置分別為:
[0025]①-(D-a)/2，
[0026]②h-(D-a)/2，
[0027]③-h+(D-a)/2，
[0028]④(D-a)/2，
[0029]記當前有效陣列長度d = D_(2g+2a+2h)，進入步驟2 ;
[0030]步驟2、依遞歸方法布放水聽器:
[0031]I)若 d < h+a，進入步驟 3 ；
[0032]2)若h+a ^ d < h+2a+g，布放I對水聽器，其布放位置分別為
[0033]①_h/2，
[0034]②h/2，
[0035]布陣完成；
[0036]3)若h+2a+g ^ d ^ 2h_g，布放2對水聽器，其布放位置分別為:
[0037]①-(d-a)/2，
[0038]②h-(d-a)/2，
[0039]③_h+(d_a)/2，
[0040]④(d-a)/2，
[0041]進入步驟3;
[0042]4)若 2h_g < d < 2h+2a+g，進入步驟 3 ；
[0043]5)若d彡2h+2a+g，布放2對水聽器，其布放位置分別為:
[0044]①-(d-a)/2，
[0045]②h-(d-a)/2，
[0046]③-h+(d-a)/2，
[0047]④(d-a)/2，
[0048]將d- (2g+2a+2h)賦值給當前有效陣列長度d，進入步驟2進行遞歸布放；
[0049]步驟3、布放最后一對水聽器，觀察在下列位置是否滿足布放水聽器的條件:
[0050]①_h/2，
[0051]②h/2，
[0052]如果滿足布放條件，則在這兩個位置布放一對水聽器，布陣完成；如果不滿足布放條件，則布陣完成；
[0053]其中，所述水聽器的布放位置為位置坐標，該坐標以所述支撐件的中心為原點；D=L-2b為總體有效陣列長度，h = 1500/2f為半波長參數(shù)，每對水聽器內(nèi)的兩個水聽器之間的間隔等于半波長參數(shù)h，a為每個水聽器的長度，g為由加工工藝確定的每對水聽器之間的最小安裝間隔，L為所述支撐件的長度，b為由加工工藝確定的所述支撐件的最外側(cè)水聽器的外部邊緣與所述支撐件邊緣的最小距離，f為水聽器線陣列的預設工作頻率。
[0054]在本發(fā)明的一種【具體實施方式】中，所述水聽器具體為壓電陶瓷圓環(huán)。
[0055]在本發(fā)明的一種【具體實施方式】中，還包括:設置在所述支撐件的一端的輸出端，其中，所述輸出端與所述每對水聽器的輸出端電連接。
[0056]在本發(fā)明的一種【具體實施方式】中，還包括:設置在所述水聽器外側(cè)的與所述支撐件連接的水密層。
[0057]在本發(fā)明的一種【具體實施方式】中，還包括:設置在所述水聽器與所述水密層之間的內(nèi)嵌在所述支撐件中的屏蔽層，其中，每個水聽器對應一個屏蔽層。
[0058]本發(fā)明實施例還提供一種水聽器線陣列布放方法，所述水聽器線陣列包括:支撐件和水聽器；所述布放方法包括:
[0059]獲取水聽器線陣列的預設工作頻率f ;
[0060]獲取支撐件的總長度L，單個水聽器在支撐件上所占長度a，以及由加工工藝所確定的每對水聽器之間的最小安裝間隔g和所述支撐件的最外側(cè)水聽器的外部邊緣與所述支撐件邊緣的最小距離b ；
[0061]計算得到半波長參數(shù)h ;其中，h = 1500/2f，h為每對水聽器內(nèi)的兩個水聽器之間的間隔；
[0062]計算得到總體有效陣列長度D ;其中，D = L-2b ;
[0063]按照預設布放方式布放水聽器，所述預設布放方式對應的水聽器布放方式為:
[0064]步驟1、布放第I對和第2對水聽器:
[0065]I)若h+a ^ D < h+2a+g，只能布放I對水聽器，其布放位置分別為:
[0066]①-h/2，
[0067]②h/2，
[0068]布陣完成；
[0069]2)若h+2a+g ^ D ^ 2h_g，布放2對水聽器，其布放位置分別為:
[0070]①-(D-a)/2，
[0071]②h-(D-a)/2，
[0072]③-h+(D-a)/2，
[0073]④(D-a)/2，
[0074]進入步驟3 ；
[0075]3)若2h_g < D < 2h+2a+g，令:N = 2h_g，布放2對水聽器，其布放位置分別為:
[0076]①-(D'-a)/2，
[0077]②h-φ' -a)/2，
[0078]③-h+(D,-a)/2，
[0079]④(D'-a)/2，
[0080]進入步驟3 ；
[0081]4)若D彡2h+2a+g，布放2對水聽器，其布放位置分別為:
[0082]①-(D-a)/2，
[0083]②h-(D-a)/2，
[0084]③-h+(D-a)/2，
[0085]④(D-a)/2，
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