固定安装式二阶声矢量水听器研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文固定安装式二阶声矢量水听器研究硕士研究生：王帅指导教师：蓝宇研究员学科、专业：水声工程论文主审人：张林教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文固定安装式二阶声矢量水听器研究硕士研究生：王帅指导教师：蓝宇研究员学位级别：工学硕士学科、专业：水声工程所在单位：水声工程学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngResearchonRigid

2、lyMountedSecondOrderAcousticVectorHydrophoneCandidate:WangShuaiSupervisor:Prof.LanYuAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:UnderwaterAcousticEngineeringDateofSubmission:January，2018DateofOralExamination:March，2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑

3、重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文

4、的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日摘要随着应用的需求，对矢量水听器的性能提出了更高的要求。如今对于传统的橡胶绳或金属弹簧悬挂的矢量水听器由于悬挂过程带来的不便不能满足实际应用场景。再则，由于声场矢量信息的丰富性，

5、需要对更高阶物理量的接收以满足对声场更深入的研究。因此本文设计了一种可固定安装式二阶声矢量水听器来解决方便安装及测量水下声场二阶量的目的。首先是利用泰勒展开式对声场中的各阶次物理量进行了分析，给出了利用声场高阶物理量对声场声压分布的估计方法与其估计误差。在给定10%的均方误差情况下，利用零阶物理量可估计直径0.14波长的声场范围。利用零、一阶物理量便可以估计直径0.32波长的范围。利用零、一、二阶物理量可以估计到直径0.49波长的范围。理论分析了差分代替微分测量声压梯度量时其测量误差与各个参数之间的关系，其中差分间距只会对幅度测量产生误差，灵敏度失配对于幅度与相位

6、都会产生较大误差，水听器布放误差对幅度会产生较大误差，而对于相位的影响不大。通过对各个参数进行调整以控制测量误差大小。然后设计了固定安装式二阶声矢量水听器，运用Comsol软件对二阶声矢量水听器与加速度矢量水听器单元进行仿真分析，对模态，灵敏度及指向性进行了分析，在3400Hz以下其接收性能都与理论相符。另外对声场二阶梯度量运用理论推导与仿真分析对比的方式进行研究，理论误差分析与仿真分析的结果相吻合。通过分析结构参数对接收性能的影响，给出了二阶声矢量水听器的设计准则。最后制作了固定安装式二阶声矢量水听器样机，并在水池中对电声性能进行了测试，两只矢量水听器单元在1k

7、Hz时灵敏度接近-187.5dB，二阶纯梯度灵敏度在1kHz时为-191dB，二阶混合梯度灵敏度在1kHz时为-193dB，两个灵敏度的斜率都接近11dB/oct，与理论计算的12dB/oct较为吻合。通过使用固定安装式二阶声矢量水听器可以解决矢量水听器实际应用中不方便使用的问题，并且可以通过测量声场中的二阶梯度量来对水下声场深入研究进行支撑。关键词：固定安装；矢量水听器；二阶梯度ABSTRACTWiththeapplicationdemand,theperformanceofvectorhydrophoneputsforwardhigherrequirement

8、s.Tod