水声功率放大器驱动水声换能器测试系统
水声阵列基础实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解水声阵列的基本原理和组成。
2. 掌握水声阵列的布设方法和数据采集技巧。
3. 学习水声信号的接收、处理和分析方法。
4. 培养实验操作能力和数据分析能力。
二、实验原理水声阵列是一种利用水声波进行信息传输和探测的设备。
它由多个水声换能器（接收器和发射器）组成，通过合理布设和信号处理，可以实现对水下目标的探测、定位和通信。
三、实验仪器与设备1. 水声换能器：发射器和接收器。
2. 水声信号处理器：用于信号接收、处理和分析。
3. 实验水池：用于模拟水下环境。
4. 数据采集设备：用于记录实验数据。
四、实验步骤1. 水声阵列布设a. 根据实验需求，确定阵列的形状和尺寸。
b. 将水声换能器按照设计要求布设在水池中。
c. 确保所有换能器之间的距离和角度符合实验要求。
2. 信号发射与接收a. 使用发射器向水池中发射水声信号。
b. 使用接收器接收水声信号。
c. 记录接收到的信号数据。
3. 信号处理与分析a. 对接收到的信号进行滤波、放大等预处理。
b. 使用相关分析方法计算信号之间的时间差和强度差。
c. 根据时间差和强度差计算目标的距离和方位。
4. 实验结果分析a. 分析实验数据，验证水声阵列的探测性能。
b. 对实验结果进行总结和讨论。
五、实验结果与讨论1. 实验结果通过实验，成功布设了水声阵列，并接收到了水声信号。
通过信号处理和分析，得到了目标的距离和方位信息。
2. 讨论a. 实验结果表明，水声阵列可以有效探测水下目标。
b. 实验过程中，信号噪声对探测结果有一定影响。
c. 需要进一步优化水声阵列的布设和信号处理方法，以提高探测精度。
六、实验总结1. 通过本次实验，掌握了水声阵列的基本原理和实验方法。
2. 学会了水声信号的接收、处理和分析技巧。
3. 提高了实验操作能力和数据分析能力。
七、参考文献[1] 张三，李四. 水声阵列技术[M]. 北京：科学出版社，2018.[2] 王五，赵六. 水声信号处理与应用[M]. 北京：国防工业出版社，2019.[3] 李七，刘八. 水声探测技术[M]. 北京：电子工业出版社，2020.第2篇一、实验目的1. 理解水声阵列的基本原理和组成。
02-4 水声设备上应用 压电水声换能器 声纳CH-EN--取消
八、压电在声纳系统中应用Sonar for detection声纳，是英语“声导航和定位”的缩写。
利用水下声波的传播的规律进行水中目标的观察和通讯的系统成为声纳系统。
声纳系统应在民用方面有测深仪器、多波束深仪器，海底底层剖面仪和多普勒导航声纳等，在军事上，舰用主动、被动声纳，拖拽可变深度声纳、拖拽线列声纳、直升飞机吊放声纳、定位、跟踪、浮标声纳等等。
压电声纳在两次世界大战和民用方面，发挥了重要作用。
Sonar is short for “Sound Navigation And R anging”. The system that utilizes the propagating laws of underwater sound wave to observe and communicate the target in water defines as sonar system. For civil use, it covers sounding apparatus, multi-beam deep instrument,ocean bottom profiler and Doppler navigation sonar etc. For military use, it covers active and passive sonar used in warship, towed variable-depth sonar, towed array-liner sonar, helicopter-dunked sonar, fixed sonar, tracking sonar and sonobuoy etc.最早使用于鱼群探测仪的郎之万型换能器，是外径为60 mm,，厚度为5mm的压电陶瓷片与厚度为14 mm的两个钢柱粘结而成的，重量约为700克，谐振频率为50KHz。
当把它作为发射、接收换能器使用时，其实际结构图如图2所示。
水声材料高频声学性能测量系统
应频 率点 数据 ，根据 公式 （ ）和 （ ）分 别计算 该 １ ２ 频 率点处 水声材 料 的反射 系数和 回 声降低 。
反系： ｛ 射数 （＝ ）
回声降低：Ｅ （ ） ２ ｌ ｒ ） Ｒ ｆ ：一 ０ｇ （ Ｊ ｆ
．
图 １测 量 系 统 组 成 框 图
信 号发 生器接 收计算 机 设定 的发射信 号数据 ，
由高频 功率 放大器 驱动 发射 换能器 发射 声波 ；水听
水上 和水 下两部 分组成 。水 上部 分包括 测量 电子仪 器和 升 降回转机 构控制 器 。电子 部分发 射系 统 由信 号发 生器 与高频功 率放 大器组 成 ；接 收系统 由数字 示波 器 、滤波 器 、前 置放 大器 组成 ；控 制系统 由计
器 接 收信 号 ，经 由前 置放 大器 、滤 波器调 理后输 入 到数字 示波器 ，最 终传输 到计算机 中。计算机程 序 控制信 号发 生器 、滤 波器 和数字 示波器 ，测量信 号
算机、升降回转装置及控制驱动器组成。两路升降 回转机 构行车 分别用 于定位 发射 换能器 和接 收水 听
吸声 系数等 ，这 些参数 除与材 料 的 内部 组织和 结构 有关外 ，还 与材 料 的厚度 和形状 有 关…。 目前 ， 国 内测量 这 两类参 数 的装 置 主要有 ：声管【、压力 罐 ２ 】
和 自由场水池 。声管 的 内径 有 限，可测 的频率 范 围 受到 限制 ，通 常在几 十千赫 以内使用 。此外 ，样 品
待测样 品尺寸为 ４０ｍ ５０ ０ ｍ￣０ ｍｍ。
的尺寸较 小 ， 直径 与管子 内径相 同， 不均 匀材料 ， 对
尤其 是 带 有 横 向不均 匀 性 的 材 料 或 构件 的性 能 参
AUTOM-1型高速水声换能器自动测量系统简介
AUTOM-1型高速水声换能器自动测量系统简介1 概述AUTOM-1型高速水声换能器自动测量系统可以测量水声换能器的接收灵敏度、发送响应、指向性图、阻抗和指向性指数等参数，系统的最大特点是采用了多频率指向性图同步测量技术，测量速度快、自动化程度高，测量速度能达到常规系统的20倍左右，能在3分钟的时间内完成30个频率接收灵敏度(或发送响应)和11个频率指向性图的测量，每个频率指向性图的测量角度为0°～360°(角度分辨率为1°)。
该系统可以大幅提高水声换能器声学参数测试的效率，为水声换能器研制、生产、测试、计量等单位带来很好的经济效益。
2 系统主要功能及指标1)测量参数：接收灵敏度、发送响应、指向性图、声源级、阻抗等；2)测量频率范围：2kHz～160kHz(可以扩展到500Hz～1MHz)；3)电子设备测量误差：≤0.2dB；4)换能器旋转一周能同时测量11个频率指向性图（指向性图的测量角度：0°～360°，分辨率：1°）；5)测量30个频率接收灵敏度(或发送响应)和11个频率指向性图的测量时间可根据需要设定，设定范围：2分钟～1小时；6)测量结果采用数据文件的形式存储在计算机硬盘上，一个数据文件同时包含全部测量参数及测量时的信号波形；7)打开数据文件可以查看各种测量参数及信号波形，也可以将测量结果打印输出到A4纸上；8)可以自动判读波束宽度、每个角度上的响应值、指定角度内的响应起伏、指向性指数等参数。
3 系统组成及原理AUTOM-1型高速水声换能器自动测量系统主要由信号处理设备、PC计算机、回转装置、信号功率放大器和测量软件组成，系统的实物照片见图1，其中， PC计算机、回转装置和功率放大器是通用的产品，可以根据需要选购任何公司的产品，也可以利用原有的产品，最大限度地节约投资。
图1 AUTOM-1型高速水声换能器自动测量系统实物照片测量软件运行在PC计算机上，PC计算机的操作系统为WINDOWS，测量软件通过PC计算机控制信号处理设备，严格按照测量时序产生各种频率的激励信号，经过功率放大器放大后，激励发射换能器输出测量所需的水声激励信号，同时按照测量时序检测标准水听器或接收换能器接收到的水声信号，经过信号处理和计算，自动完成各种参数的测量，并将测量结果用数值及图形的方式实时显示在软件界面上。
测量用水声换能器-精品文档
②标准水听器每年应经计量部门检定一次。
③检查水听器的绝缘电阻时，试验电压不小于100v。 ④注意存放环境，用完后妥善保管。 ⑤选用低分布电容电缆。
2.水声发射换能器
（1）分类
同水听器。
（2）发射器介绍
（3）参数：
① 发射换能器发送响应
② 发射换能器指向性 ③ 发射换能器电阻抗 ④ 输入电功率、发射声功率和电声效率
一、二级标准水听器声学性能指标
灵敏度
• 指在水听器输出电缆末端测得的声压灵敏 度或自由场低频灵敏度。 • 按照国家标准规定用于1Hz~100kHz频率 范围的压电型标准水听器（以下同）： • 一级： 不低于-205dB(0dB re 1v /μ Pa) • 二级： 不低于-210dB（0dB re1v/μ Pa）
灵敏度校准及其准确度
• 低频段应用国标GB4130-84中规定的一级校准方法进 行校准，其校准准确度优于±0.5dB；高频段应用国标 GB3223-82中规定的互易法进行校准，其校准准确度 应优于±0.7dB。
• 低频段应用国标GB4130-84中规定的二级校准方法进 行校准，其校准准确度优于±1.0dB；高频段应用国标 GB3223-82中规定的比较法进行校准，其校准准确度 应优于±1.5dB。
在参考方向上（通常指声轴向）远场中某点的声强（或声
压有效值平方）与相同距离上各方向的声强平均值（或声压有
效值平方的平均值）之比为发射指向性因数，此比值的分贝数 称为发射指向性指数。
输入电功率、发射声功率和电声效率
指向性
一级：
水平指向性：在最高使用频率下的-3dB波束宽度应大于300，在 选定方向（或主轴）±50的范围内灵敏度变化应小于±0.2dB。 垂直指向性：在最高使用频率下的-3dB波束宽度应大于150，在
一种适用于水下声发射机的功率放大器
第16卷 第2期1997年6月 海 洋 技 术O CEAN T ECHNOLO GYV o l.16,N o.2June,1997一种适用于水下声发射机的功率放大器粘宝卿 黄衍镇(厦门大学,361005)摘 要本文介绍一种用于浅海话音通讯、图象视频传输的功率放大器。
采用大功率VM O S场效应管作为功率输出级,电路简单、低压供电、输出的功率大、频响宽、工作安全稳定可靠。
可供同行借鉴。
1 问题的提出我们知道,在海洋信道中对话音通讯、图象视频传输的要求,除了要满足一定的作用距离外,还要求接收到的话音信号应该是听得清楚,而不是含混不清楚,接收到的图象信号应是清晰可辨的,而不是模糊失真的。
造成话音通讯、图象传输的失真和模糊的原因是多方面的,也是复杂的,其中主要有海洋声信道的时—空—频变化,多途效应及噪声干扰等,特别是浅海声信道的多途效应对水中话音通讯、图象传输的影响更加严重。
在这类设备的研制中,必须寻找抗多途效应的有效措施,这包括发射端对信息的调制方式及接收端对信号的检测方法。
由于话音,图象信息的调制信号都具有一定的频带宽度,因而对这类水下声发射机的设计就提出更全面的要求,不仅要有足够大的功率,以便将信息发送到足够远,而且要选取适合于海洋信道中传输的调制方式,同时还要考虑已调制信号的功率放大器,其输出要有足够宽的频率响应。
否则,在接收端就难以检测出清晰的、不失真的话音或图象信息。
如果功率放大器没有足够宽的频带,放大器对信号的不同频率分量的放大倍数大小不同,将引起频率失真,放大器对信号的不同频率分量产生不同的相移,将引起相位失真。
所以对功率放大器的设计,首先是对功放管的选择是十分重要的,它必须是具有足够大的动态范围和较理想的线性特性的器件。
2 选用VM O S场效应管在研制用于水下话音通讯、图象视频传输的声发射机的功率放大器中,我们采用N沟道增强型VM O S场效应大功率管(S MW70N10)作为功放。
水声换能器测量规程
水声换能器测量规程全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：水声换能器是一种用于测量水下声音并将其转换为电信号的设备，常用于海洋科学研究、水声通信、海洋资源勘探等领域。
水声换能器的测量精度直接影响到数据的准确性和可靠性，在进行水声换能器的测量过程中需要严格遵守一定的规程，以确保测量结果的准确性。
本文将介绍一份关于水声换能器测量规程的具体内容，希望能够帮助读者了解水声换能器测量的主要步骤和注意事项。
一、测量前的准备1. 确定测量的目的和测量范围，明确需要测量的参数和技术要求。
2. 准备好水声换能器以及相关的测量设备和配件，确保设备能够正常工作。
3. 对测量地点进行认真的现场勘测，了解水声环境、水声传播特性等相关信息。
4. 对测量人员进行培训，确保他们熟悉水声换能器的使用方法和操作规程。
二、测量过程的实施2. 将水声换能器置于需要测量的位置，调节传感器的方向和角度，确保能够准确接收水下声音信号。
3. 开始进行测量，记录下测量开始时间和测量参数等相关信息。
4. 在测量过程中要及时调整水声换能器的位置和参数，确保测量数据的准确性。
5. 测量结束后，停止测量并记录下测量结束时间，保存测量数据并进行分析。
三、测量结果的处理和分析1. 对测量数据进行处理和分析，计算出所需的参数和结果。
2. 对测量结果进行比对和验证，确保结果与实际情况一致。
3. 将测量结果进行归档和备份，以备日后查看和参考。
四、注意事项和安全措施1. 在进行测量时要注意保护水声换能器和相关设备，避免碰撞和损坏。
2. 在测量地点要注意安全，避免发生意外和事故。
3. 在测量过程中要保持仪器的稳定性，避免数据误差。
4. 在遇到问题和困难时要及时与专业人员沟通，寻求帮助和解决方案。
水声换能器测量规程是保证测量准确性和可靠性的重要措施，只有严格遵守规程，才能够得到准确的测量结果。
希望本文能够对读者在进行水声换能器测量时有所帮助，提高测量工作的效率和质量。
【2007字】第二篇示例：水声换能器是一种将水中的声波信号转换为电信号的装置，广泛应用于海洋科学研究、海洋勘测、水声通信等领域。
水声换能器功放与匹配电路的设计
水声换能器功放与匹配电路的设计作者：王伟李锦华来源：《电子技术与软件工程》2018年第17期摘要由于D类功放输出需采用低通滤波器消除高频信号，恢复声音信号因为水声换能器为容性负载，会导致无功功率增大，所以必须要进行匹配电路设计。
进行匹配电路设计可降低换能器无功功率，将功放效率大幅度提升，可促使水声换能器高效稳定运行。
【关键词】功放匹配电路阻抗相位1 水声功放概述水声功放不论是在军事领域还是在民用领域，都发挥着极其重要的作用。
可广泛应用于水声系统测试、海洋资源探测、地形地貌扫描、渔业探测、航道规划以及码头垃圾清理等民用技术领域。
水声功放的最大作用就是可以将信号功率放大，驱动水声换能器将电信号转换为声信号，与此同时向水里面辐射出充足能量的声信号。
伴随科技的持续发展与进步，功放已经从一开始的电子管功放逐步发展到二代晶体管功放，接着发展到了场效应晶体管功放，最终发展到了数字功放，数字功放还被叫作D类功率放大器。
在这之中，前面三个功放属于线性模拟功放，而后面一个功放属于数字开关功放。
2 D类功放的基本原理简单地说，所谓的D类功放实际上还被称之为数字功率放大器，这种功放是由三个部分构成的，PWM调制对比，输出滤波与功率放大。
好的D类功率放大器效率能够达到百分之百，在现实运用过程中可达到90%的效率，而AB类功放效率就相对比较低了。
（1）调制器，仅仅需采用一只运放组成比较器就能够做好。
（2）D类功率放大器，是一个脉冲控制大电流开关放大器，将比较器输出的PWM信号转换为大电流与高电压大功率PWM信号。
（3）需将大功率PWM波形里面的声音信息恢复，就需要采用低通滤波器。
可是，因为这个时候电流较大，RC结构低通滤波器电阻会消耗能源，无法使用，需要运用LC低通滤波器。
3 设计水声换能器匹配电路分析3.1 匹配方法通常而言，水声换能器谐振频率范畴以内，换能器等效模型可通过等效电路来展示：并联电路的构成是一个静态电容C2与串联支路。
水声换能器与换能器阵技术研究
水声换能器与换能器阵技术研究水声换能器与换能器阵技术作为水下声波信号处理的关键技术，在海洋探测、水下通信、军事应用等领域具有广泛的应用价值。
本文将详细阐述水声换能器与换能器阵技术的研究现状、应用前景、技术原理及实验设计，以期为相关领域的研究提供参考与借鉴。
水声换能器与换能器阵技术研究涉及多个学科领域，包括声学、物理学、电子工程等。
目前，研究者们已经提出了多种水声换能器设计与实现的方法，如压电陶瓷换能器、磁致伸缩换能器、电致伸缩换能器等。
同时，为了提高声波信号的接收与发送效率，研究者们还研发了多种换能器阵列，如线性阵列、平面阵列、球面阵列等。
水声换能器与换能器阵技术的应用前景主要体现在以下几个方面：潜艇声呐系统：潜艇声呐系统是水下声波信号处理的重要应用之一，通过使用水声换能器和换能器阵技术，可提高潜艇的探测能力、定位精度和通信效率。
海洋探测：海洋探测是水声换能器与换能器阵技术的另一重要应用领域，如海底地形地貌探测、海洋资源开发等。
深海钻探：深海钻探过程中，水声换能器和换能器阵技术可用于传递控制信号和收集钻探数据，提高深海钻探的安全性和效率。
水声换能器与换能器阵技术的发展前景广阔，但仍面临诸多挑战。
未来研究方向可包括：高性能水声换能器的设计和制作，以提高声波信号的发送和接收效率。
低成本、大规模的换能器阵列制造技术的研究，以降低应用成本，促进普及化。
复杂水声环境下的信号处理算法研究，以提高水声信号的抗干扰能力和通信可靠性。
水声换能器与换能器阵列的优化配置与协同工作，以实现更高效的声波信号处理。
水声换能器与换能器阵技术的原理主要是基于声波的传播规律和换能器的物理特性。
声波作为一种机械波，传播时需要介质。
在水下环境中，声波主要通过水介质传播，其传播速度受到水温、盐度、压力等多种因素的影响。
水声换能器的主要功能是将电信号转换为声波信号进行传播，或者将声波信号转换为电信号进行接收。
其工作原理主要基于压电效应、磁致伸缩效应、电致伸缩效应等物理效应。
水声换能器测量规程
水声换能器测量规程全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：水声换能器测量规程是海洋科学研究中非常重要的一部分，它能够帮助研究人员准确测量海洋中的声波信号，从而帮助我们更好地了解海洋环境及其中的生物和物理过程。
水声换能器测量规程一般包括测量前的准备工作、测量过程的操作要点以及数据处理和分析等内容。
下面我们就来详细介绍水声换能器测量规程的相关内容。
一、测量前的准备工作1. 确定测量目的：在进行水声换能器测量前，首先要明确测量的目的和范围。
确定测量目的有助于我们选择合适的测量参数和工作模式，确保测量结果的准确性和可靠性。
2. 确定测量设备：选择合适的水声换能器是非常重要的一步。
根据测量的具体要求和场地环境，选择合适的水声换能器类型和规格，确保测量设备能够满足实际测量需求。
3. 测量设备的校准：在进行水声换能器测量前，需要对测量设备进行校准。
通过校准可以确保测量设备的精度和准确性，提高测量结果的可靠性。
4. 确定测量位置：根据测量目的和要求，选择合适的测量位置。
在选择测量位置时，需要考虑水声传播特性、背景噪声水平以及其他环境因素，确保测量结果的准确性。
5. 测量环境的评估：在进行水声换能器测量前，需要对测量环境进行评估。
评估测量环境可以帮助我们了解环境的特点和影响因素，为测量过程中的数据处理和分析提供参考依据。
二、测量过程的操作要点1. 测量参数的设定：在进行水声换能器测量时，需要设定合适的测量参数。
测量参数包括频率范围、采样率、增益等，根据测量的具体要求和目的，选择合适的测量参数设置。
2. 测量设备的安装：在进行水声换能器测量前，需要将测量设备正确安装在测量位置上。
安装时需要确保水声换能器与水面或海床的接触良好，避免测量误差。
3. 测量数据的采集：在进行水声换能器测量时，需要正确采集测量数据。
采集数据时需要注意数据传输的稳定性和完整性，避免数据丢失或错误。
4. 测量过程的监控：在进行水声换能器测量时，需要及时监控测量过程中的运行状态。
水声动态信号测试系统
系统软件
1、TopView2000RT：
TopView2000RT是TDEC海量动态信号记录分析仪配套的虚拟仪器应用软件，提供采集控制、记录设置、实时 存盘、波形实时显示、存盘文件管理、读取数据、数据处理、测试报告自动生成、打印及通讯功能，操作直观、 便捷。
2、Signal3000：
Signal3000是TDEC信号调理产品系列TSC模块化放大器的配套虚拟仪器应用软件，提供了图形化、人性化的 控制界面，用户可以很方便地进行各种参数的设置。
谢谢观看
硬件指标
1、模拟输入通道数：8～32个 2、每通道最高采样率：100KSps（PCI-H）、250KSps（PCI-H）、1MSps（PCI-1616H）、2MSps（PCI5616H） 3、A/D分辨率：24Bit（PCI-H）、16Bit（PCI-H、PCI-1616H、PCI-5616H） 4、信噪比：≥120dB（PCI-H）、88 dB （PCI-H）、 78dB （PCI-1616H、PCI-5616H） 5、通道间相位差：平坦响应频带内≤0.3° 6、数据存储容量：主机硬盘剩余空间 7、信号调理系统增益：×1、×10、×100、×1000 8、信号调理系统滤波方式：插件式滤波器，根据用户需要选择滤波方式及滤波范围
前言
传统的声纳系统主要靠发射和接收模拟信号进行测试，主要由水
水声动态信号测试系统听换能器基阵、模拟电子设备及辅助设备三部分组成，随着现代测试技术及计算机技 术的迅猛发展，数字化声纳系统应运而生，而与传统声纳系统最大的区别就在于电子设备部分的变化，由基于强 大计算机系统的数字信号处理设备取代了传统的模拟信号设备，使声纳系统的分辨率更高，处理功能更强大，速 度更快，但是，实现该系统的难点在于高速多通道同步数据采集，以及在采集的同时实时记录。一直以来，该技 术只掌握在国外少数几家厂商手中。我公司以高速多通道动态信号实时流盘技术为基础，结合用户实际需求，推 出了水声信号动态测试系统，完美地解决了这一难题。
利用VI改造水声换能器测试系统
利用VI改造水声换能器测试系统
糜锋;蔡贤金;江传华
【期刊名称】《计测技术》
【年(卷),期】2004(024)002
【摘要】针对传统水声换能器测试中存在的问题,提出了一种利用虚拟仪器技术,通过计算机的控制实现换能器自动测试的方案.该方案在提高了换能器测试准确度的同时,也大大地提高了测试效率,将测试人员从繁杂的估算、记录中解脱出来.
【总页数】3页(P33-34,43)
【作者】糜锋;蔡贤金;江传华
【作者单位】中国船舶重工集团722研究所中心计量室,湖北,武汉,430079;中国船舶重工集团722研究所中心计量室,湖北,武汉,430079;中国船舶重工集团722研究所中心计量室,湖北,武汉,430079
【正文语种】中文
【中图分类】TM930.9;TB552
【相关文献】
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基于虚拟仪器的水声换能器参数校准系统开题报告
基于虚拟仪器的水声换能器参数校准系统开题报告一、研究背景水声换能器是一种将机械能转化为电能或反之的装置，同时还可以相互转换，是水下测控技术中不可或缺的重要组成部分。
在水下测控领域中，水声换能器的应用非常广泛，如水声通信、水声测深、声呐和水声旋回等方面。
但是，水声换能器在使用中会因为各种因素而导致其性能参数发生偏差，如工作频率、灵敏度、驻波比等，而这些参数的准确性对于水下信号的传输和接收有着至关重要的影响。
因此，准确的水声换能器参数校准是保证水声信号传递准确的关键环节。
传统的水声换能器参数校准方法主要依赖于专业的测量设备和仪器，但是这些设备和仪器价格昂贵，且使用难度较大，对于小规模实验以及初学者使用不太方便。
因此，基于虚拟仪器技术开发一款水声换能器参数校准系统具有现实的意义。
二、研究目的本研究旨在为解决传统水声换能器参数校准方法使用的不便利性和高成本问题而开发一套基于虚拟仪器技术的水声换能器参数校准系统，其中主要包括以下研究内容：1. 基于传统水声换能器参数校准方法的理论和实验基础，设计出虚拟仪器的数据获取和控制系统，实现数据采集、存储和分析等功能。
2. 根据虚拟仪器技术的特点，设计出水声信号发生器、水声信号录制仪、驱动放大器等虚拟仪器。
3. 搭建水声换能器参数校准实验平台，进行实际参数校准实验，并对实验结果进行分析和验证。
三、研究方法本研究采用的是实证研究方法，主要包括以下步骤：1. 理论研究：分析和归纳传统水声换能器参数校准方法以及虚拟仪器技术的理论基础，为系统的设计提供基础和理论支持。
2. 系统设计：设计虚拟仪器的数据采集和控制系统，并搭建实验平台，实现数据采集、处理和存储的功能。
3. 虚拟仪器设计：设计和实现虚拟水声信号发生器、水声信号录制仪、驱动放大器等虚拟仪器，并对其性能进行测试和验证，保证其准确度和稳定性。
4. 校准实验：利用实验平台和设计的虚拟仪器进行水声换能器的参数校准实验，并对实验数据进行处理和分析，验证系统的可行性和准确性。
第二章水声换能器及水声测量
（3）其它测量条件
（i）远场条件;
（ii）供电要求
在天然水域测量时，供电可由岸上码头供电电网担负， 也可由测量船本身担负，无论选取哪种供电形式，都需要 在测量中采取供电分级管理和节点开关控制的措施，以保 证测量中的正确供电和精密仪器的安全使用。
二、脉冲声技术
1、原理 2、实现方法
1、原理
利用正弦填充矩形脉冲信号或不同于连续单频信 号的短促脉冲信号激励发射换能器，并控制接收系 统使其只在脉冲声信号从发射器直达水听器的那一 段时间内接收和测量，而在此段时间之前到达的脉 冲电信号（如电串漏信号）或此段时间之后到达的 脉冲声信号（如从水面、水底、池壁或支架等反射 的信号）将被接收系统拒绝接收，这样即可将被测 有用信号与不希望的噪声信号在时域上分离开来， 从而形成时间域上的自由场。
二、实验内容与要求： 1、内容
单台演示各测量仪器的功能，并连接成测量系统演 示水声信号。
2、要求教师操作并讲解，学生提问并自己动手操作。
测量设备简介
1-1 B&K2713（功放）
10dB
0dB
10dB
60dB
微 调
增益旋钮 输入端
电源开关 电源开关指示灯
0.1V/1V 1KΩ 100V1A
输出端 输出监测口 输出量程选择
引起水听器过载的作用声压级。
水听器的等效噪声压级 水听器主轴方向入射的正弦平面行波使水听器产生的开 路电压等于水听器实际输出的带宽1Hz的开路噪声电压 时，则该声波的声压级就是水听器的等效噪声声压级。
（3）GB/T4128-1995
一、二级标准水听器声学性能指标
灵敏度
• 指在水听器输出电缆末端测得的声压灵敏 度或自由场低频灵敏度。
一种自动化声纳换能器测量系统设计与实现
一种自动化声纳换能器测量系统设计与实现文章针对声纳换能器的测试需求，对声纳换能器自动测量系统展开研究，对声纳水池测量系统的基本组成和总体结构进行研究，给出了具体实现方法。
标签：自动化；声纳；换能器；测量系统1 概述在海军作战体系中，水下的信息化作战是非常重要的组成部分。
声纳作为水下信息化作战的核心装备，越来越多的受到各军事强国的重视。
声纳装备主要由水下分机（水声换能器）、发射机、接收机、电源机柜和显控台几个部分组成。
其中水声换能器是将发射机提供的脉冲电信号转换为声信号，并在水下向目标发射出去，声信号在水下传播，遇到目标及其他物体，部分波会反射回，经换能器转换为电信号，送接收机处理[1][2]。
水声换能器的性能指标能够直接影响整部声纳对目标的检测性能[3]，这是因为换能器获得的增益是实实在在的，如果水声换能器的设计和制作出现影响声纳性能的缺陷，则会直接影响声纳的正常工作。
在军用声纳领域，换能器的指标和性能是否满足使用要求，关系到全舰、全艇的作战性能甚至航行安全。
声纳换能器由于工作环境的特殊性，其老化速度和老化程度与使用时间和使用环境有着密不可分的联系。
为了保持声纳换能器的技术性能，需要对声纳水下声系统进行定期检测和维护。
2 声纳换能器电声测量内容和方法声纳水下换能器电参数测量包括：静态电容、绝缘电阻、阻抗、接收灵敏度及一致性、基元指向性和基元声源级测量，其中静态电容和绝缘电阻这两个项目可用通用电容表和绝缘表进行测量，阻抗的测量可以采用专用的阻抗测试仪或者数字电桥进行测量，接收灵敏度、一致性、指向性和基元声源级测量需要在水下完成测试。
2.1 灵敏度测量换能器自由场电压灵敏度一般是在球面波自由场中测量的。
声场布置满足远场条件，测量方法一般采用自由场比较法，需要一个辅助发射换能器（发射换能器），在一定频率上发射足够大的声信号，另外需要一个标准水听器并将其接收信号幅度作为参考。
在实际测量中，将待测换能器和标准水听器先后放入声场中同一位置处，让它们接收相同的声压，然后比较它们的开路输出电压。
水声换能器基础 滕舵
水声换能器基础滕舵以水声换能器基础为题，我们来探讨一下水声换能器的相关知识和应用。
水声换能器是一种能够将水中的声能转化为电能的装置。
它的工作原理是利用压电效应或磁电效应，将水中的声波信号转化为电信号，从而实现声音的传输和检测。
水声换能器在海洋工程、水声通信、声纳探测等领域有着广泛的应用。
水声换能器的基本结构包括压电材料或磁电材料、电极、负载电阻等组成。
其中，压电材料是通过应力作用产生电荷，而磁电材料则是通过磁场的改变产生电荷。
当水声波传入水声换能器时，压电材料或磁电材料会产生相应的电荷，从而生成电信号。
常见的水声换能器有压电式和磁电式两种。
压电式水声换能器主要由压电材料和电极组成，其工作原理是利用压电材料在受到声波作用时会产生电荷的特性。
磁电式水声换能器则是利用磁电材料的磁场改变产生电荷，从而实现声波到电信号的转换。
水声换能器在海洋工程中有着重要的应用。
海洋工程中需要进行海底地形测量、海洋生物探测等任务，而水声换能器可以作为声纳设备的核心部件，用于接收和发送声波信号。
通过测量声波信号的回波时间和幅度，可以获取海洋中的地形信息和生物信息。
水声换能器在水声通信中也起到了关键的作用。
水声通信是一种在水下进行信息交流的技术，其特点是传输距离远、传输速率低。
水声换能器可以将电信号转化为声波信号，通过水中的传播来实现通信。
在海洋探测、水下导航等领域，水声通信被广泛应用。
水声换能器还可以用于声纳探测。
声纳是一种利用声波在水中传播和反射的原理，来获取目标信息的技术。
水声换能器作为声纳系统的核心部件，可以接收到目标返回的声波信号，通过信号处理来获取目标的位置、形状等信息。
总结起来，水声换能器是一种能够将水中的声能转化为电能的装置。
它在海洋工程、水声通信、声纳探测等领域有着重要的应用。
通过水声换能器，我们可以实现海底地形测量、水下通信、目标探测等任务，为海洋科学和工程提供了重要的技术支持。
水声换能器与基阵的测量
水声换能器与基阵的测量1. 阻抗水声换能器的阻抗通常是指在水声换能器电端测得的电阻抗，具体是指在某一固定频率下加到换能器输入端的瞬时电压与流入换能器的瞬时电流的复数比，单位为欧姆，用符号Z表示。
水声换能器的电导纳则是电阻抗的倒数，即指在某一固定频率下流入换能器的瞬时电流与加到换能器输入端的瞬时电压的复数比，单位为西门子，用符号Y表示。
利用阻抗分析仪可直接测出换能器在串联模式下的电阻抗和并联模式下的电导纳，但该方法通常只用于换能器在小信号状态下的阻抗或导纳测量。
2. 发送响应及声源级水声发射换能器的发送响应按参考电学量的不同分为发送电压响应、发送电流响应和发送功率响应。
在水下电声测量中，人们通常习惯用分贝来表示某一参量在某一空间点、某一时刻的幅度，相对于一个参考幅度的大小，即所谓级的概念，如声压级、声源级、发送电压响应级、发送电流响应级和发送功率响应级等等。
（1）发送电压响应换能器发送电压响应是指，在指定方向上，离发射换能器有效声中心1m处的表观声压与加到换能器输入端的电压之比。
（2）发送电流响应换能器发送电流响应是指，在指定方向上，离发射换能器有效声中心1m处的表观声压与流入换能器的电流之比。
（3）发送功率响应换能器发送功率响应是指，在指定方向上，离发射换能器有效声中心1m处的表观声压的平方与输入换能器的电功率之比。
（4）声源级发射换能器的发射声源级是指，在指定方向上，离发射换能器有效声中心1m处的表观声压级。
3. 指向性指向性是指换能器的发送响应或自由场灵敏度随发送或入射声波方向变化的特性，一般用指向性图、指向性因数和指向性指数来表示。
指向性是一个方向的函数，通常用D(θ,φ)来表示，其中φ是水平角，θ是垂直角。
因此指向性图是个空间立体图，而且它又是频率的函数，所以指向性图通常要标明测量的频率和测量平面。
在实际测量中，指向性图是二维的，通常是指水平指向性图或垂直指向性图。
如果换能器是互易的，则它的发射指向性图和接收指向性图是相同的，但在高功率状态下，由于非线性的影响，发射指向性图和接收指向性图稍有差异。
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水声功率放大器驱动水声换能器测试系统
声波是已知的唯一能够在水中远距离传播的波动，在这方面远比电磁波(如无线电波、光波等)好，因此声波是目前水下通信的主要手段。
水声通信中的一个关键设备就是水声换能器，它是发射和接收水中声信号的装置。
应用最广泛的是电声转换的水声换能器，即转换电能为水中声能的水声发射器，以及转换水中声能为电能的水声接收器(即水听器)。
显然，换能器的性能将直接影响到水声通信的质量。
水声换能器测试系统：信号发生器、水声功率放大器、测量放大器、带通滤波器及绘图仪等。
测试原理：
通过信号发生器给功率放大器提供一个激励信号（正弦波），功率放大器将特定频率和幅度的信号送给水下的发射换能器，将电信号转换为声信号；声信号通过喇叭有方向性向水下传播，待测换能器在一定距离远处做匀速的水平转动，在各个角度接收声信号并转换成电信号；测量放大器接收从换能器传输过来的电信号，经带通滤波器过滤后送给绘图仪打印角度－幅度的测试曲线。
功率放大器输出功率要求100W，频率2KHz-200KHz，信号发生器输出电压幅度只有10Vp-p，接上功率放大器ATA-4051，输出电压达到了310Vpp，功率最大218Wp，频率范围是DC-500KHz，完全满足驱动测试需求，可直接进行驱动水声换能器。