一种舰艇辐射空间声场便捷测量系统的制作方法

测量装置的制造及其应用技术1.本实用新型属于舰艇辐射噪声测量技术领域，具体涉及一种舰艇辐射空间声场测量系统。背景技术：2.舰艇辐射声场是其隐蔽性的重要指标之一，用以评价舰艇招致敌方声纳探测和水中兵器攻击的危险性。作为声源的舰艇向外辐射噪声是具有方向特性的，即辐射噪声的能量在空间分布是不均匀的，声源级与观测点的方向有关。准确掌握舰艇辐射噪声水平指向性，对于规避敌方声纳探测和水中兵器攻击，具有非常重要的指导意义。3.由于舰艇辐射噪声指向性测量难度较大，传统的测量方法对舰艇的机动方式要求相当高。传统的测量方法通常配备有导航基阵和测量基阵，舰艇通过导航基阵牵引，以不同的航向通过测量基阵，可以得到舰艇辐射噪声在水平面上不同方位的噪声级，即辐射噪声水平指向性。假定将水平面按30°的间隔划分成12个方位，则测量舰艇12个方位角的噪声级，要求舰艇通过导航基阵牵引机动12次通过测量基阵。改进方案通过改进测量系统并优化舰艇机动方式，可将舰艇机动航次减少为5次，改方案对舰艇的机动方式要求仍然高。4.上述舰艇辐射空间声场测量方法不仅对舰艇的机动方式要求高，而且机动次数多，耗费大量的动力能源费用。技术实现要素：5.有鉴于此，本实用新型提供了一种舰艇辐射空间声场测量系统及其测量方法，采用该测量系统及测量方法，只需1个航次即可实现对舰艇在等间隔分布的12个方位角的辐射空间声场测量。6.本实用新型是通过下述技术方案实现的：7.一种舰艇辐射空间声场测量系统，包括：五个水听器组件、导航仪、数据采集仪及显控设备；8.每个水听器组件内均设有水听器；五个水听器组件的水听器均与数据采集仪的输入端电性连接，数据采集仪的输出端与显控设备电性连接；9.五个水听器组件成直线排布，令五个水听器组件顺序为第一水听器组件、第二水听器组件、第三水听器组件、第四水听器组件及第五水听器组件；其中，第一水听器组件与第二水听器组件、第四水听器组件与第五水听器组件之间的间距均为l，第二水听器组件与第三水听器组件、第三水听器组件与第四水听器组件之间的间距均为2l；10.所述导航仪安装在第三水听器组件的水听器正上方，用于发射导航信号引导舰艇沿直线的主航线a航行；所述主航线a与五个水听器组件所在的直线垂直；所述主航线a上设有五个等间距布置的方位角解算点，顺序为p1、p2、p3、p4、p5；其中，p3位于第三水听器组件的正下方；相邻两个方位角解算点之间的距离为所述舰艇沿主航线a依次通过方位角解算点p1、p2、p3、p4、p5时，五个方位角解算点能够覆盖舰艇等间隔划分的12个方位角；五个水听器分别用于测量舰艇发出辐射噪声的声信号，并将所述声信号转换成电信号；所述数据采集仪采集到五个水听器的电信号后，将所述电信号转发给显控设备，所述显控设备对所述电信号进行解算，将所述电信号的辐射噪声的声压级折算至1米处，以极坐标的形式表示出来，即可得到舰艇的辐射空间声场示意图，完成舰艇在12个方向的空间声场测量。11.进一步的，所述测量系统还包括测距仪；所述测距仪安装在第三水听器组件的水听器正下方，用于记录其本身与所述舰艇的距离信息，并将所述距离信息发送给数据采集仪。12.进一步的，所述测量系统还包括测量船；所述数据采集仪和显控设备均安装在所述测量船上。13.进一步的，所述水听器组件还包括：配重、缆绳及浮球；所述浮球、水听器和配重通过缆绳从上到下顺序串联，且所述缆绳处于竖直状态。14.进一步的，l的取值范围为10米～20米。15.进一步的，所述主航线a位于第三水听器组件的水听器正下方5米～10米。16.进一步的，令第一水听器组件的水听器为水听器一；第二水听器组件的水听器为水听器二；第三水听器组件的水听器为水听器三；第四水听器组件的水听器为水听器四；第五水听器组件的水听器为水听器五；17.则方位角解算点p1覆盖0°和±30°共3个方位角，即舰艇在方位角解算点p1时，所述舰艇与水听器三的夹角为0°，舰艇与水听器二的夹角为30°，舰艇与水听器四的夹角为-30°；18.方位角解算点p2覆盖±60°共2个方位角，即舰艇在方位角解算点p2时，舰艇与水听器一的夹角为60°，舰艇与水听器四的夹角为-60°；19.方位角解算点p3覆盖±90°共2个方位角，即舰艇在方位角解算点p3时，舰艇与水听器一的夹角为90°，舰艇与水听器四的夹角为-90°；20.方位角解算点p4覆盖±120°共2个方位角，即舰艇在方位角解算点p4时，舰艇与水听器一的夹角为120°，舰艇与水听器四的夹角为-120°；21.方位角解算点p5覆盖±150°和180°共3个方位角，即舰艇在方位角解算点p5时，舰艇与水听器二的夹角为150°，舰艇与水听器四的夹角为-150°；所述舰艇与水听器三的夹角为180°。22.有益效果：23.(1)本实用新型在舰艇辐射空间声场测量过程中，对舰艇的机动方式要求低，舰艇只需沿直线匀速机动1次，即可完成舰艇12个方向的辐射空间声场测试，相比现有的测试系统和方法，可以显著提高测量效率、大幅降低舰艇动力能耗。24.(2)本实用新型主要适用于舰艇辐射声场空间指向性的测量与评估，可以为舰艇声隐身技术发展提供科学依据。附图说明25.图1为本实用新型的系统组成示意图；26.图2为本实用新型的舰艇机动的主航线及方位角解算点的分布示意图；27.图3为采用本实用新型的系统测量得到的舰艇空间声场指向性示意图；28.其中，1-a-配重一、1-b-配重二、1-c-配重三、1-d-配重四、1-e-配重五、2-测距仪、3-a-水听器一、3-b-水听器二、3-c-水听器三、3-d-水听器四、3-e-水听器五、4-导航仪、5-a-缆绳一、5-b-缆绳二、5-c-缆绳三、5-d-缆绳四、5-e-缆绳五、6-a-浮球一、6-b-浮球二、6-c-浮球三、6-d-浮球四、6-e-浮球五、7-电缆、8-数据采集仪、9-显控设备、10-测量船、11舰艇。具体实施方式29.下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。30.本实施例提供了一种舰艇辐射空间声场测量系统，参见附图1，包括：五个水听器组件、测距仪2、导航仪4、电缆7、数据采集仪8、显控设备9及测量船10；31.每个所述水听器组件均包括：配重、水听器、缆绳及浮球；所述浮球、水听器和配重通过缆绳从上到下顺序串联；所述配重用于保证缆绳处于竖直状态；五个水听器组件的水听器均通过电缆7与数据采集仪8的输入端电性连接，数据采集仪8的输出端通过电缆7与显控设备9电性连接；所述数据采集仪8和显控设备9均安装在所述测量船10上；所述数据采集仪8用于采集水听器的测量得到的水声信号，所述显控设备9用于对数据采集仪8采集的水声信号进行处理、分析和显示；32.五个水听器组件在水流的作用下，沿直线展开，成直线排布，令五个水听器组件顺序为第一水听器组件、第二水听器组件、第三水听器组件、第四水听器组件及第五水听器组件；第一水听器组件的配重、水听器、缆绳及浮球分别为配重一1-a、水听器一3-a、缆绳一5-a及浮球一6-a；第二水听器组件的配重、水听器、缆绳及浮球分别为配重二1-b、水听器二3-b、缆绳二5-b及浮球二6-b；第三水听器组件的配重、水听器、缆绳及浮球分别为配重三1-c、水听器三3-c、缆绳三5-c及浮球三6-c；第四水听器组件的配重、水听器、缆绳及浮球分别为配重四1-d、水听器四3-d、缆绳四5-d及浮球四6-d；第五水听器组件的配重、水听器、缆绳及浮球分别为配重五1-e、水听器五3-e、缆绳五5-e及浮球五6-e；其中，水听器一3-a与水听器二3-b、水听器四3-d与水听器五3-e之间的间距均为l，水听器二3-b与水听器三3-c、水听器三3-c与水听器四3-d之间的间距均为2l，l的取值范围为10米～20米；33.所述测距仪2和导航仪4均安装在缆绳三5-c上，所述测距仪2位于配重三1-c和水听器三3-c之间，所述导航仪4位于水听器三3-c和浮球三6-c之间，且保证测距仪2和导航仪4离水面的深度一定；34.其中，所述配重三1-c、测距仪2、导航仪4、缆绳三5-c和浮球三6-c组成导航测距单元，用于引导舰艇11沿机动轨迹通过五个水听器组件的正下方；所述导航仪4用于发射导航信号引导舰艇11向单一方向航行，所述测距仪2用于记录其本身与所述舰艇11的距离信息，并将所述距离信息发送给数据采集仪8；35.所述机动轨迹为位于水听器三3-c正下方5米～10米的直线的主航线a；参见附图2，所述主航线a与五个水听器组件所在的直线垂直；所述主航线a上设有五个等间距布置的方位角解算点，顺序为p1、p2、p3、p4、p5；所述舰艇11在导航仪4的引导下沿主航线a依次通过方位角解算点p1、p2、p3、p4、p5；其中，p3位于水听器三3-c的正下方，即位于缆绳三5-c所在直线上；相邻两个方位角解算点之间的距离为36.方位角解算点p1覆盖0°和±30°共3个方位角，即舰艇11在方位角解算点p1时，忽略舰艇11与五个水听器组件的水听器在深度上的高度差，所述舰艇11与水听器三3-c的夹角为0°，舰艇11与水听器二3-b的夹角为30°，舰艇11与水听器四3-d的夹角为-30°；37.方位角解算点p2覆盖±60°共2个方位角，即舰艇11在方位角解算点p2时，忽略舰艇11与五个水听器组件的水听器在深度上的高度差，舰艇11与水听器一3-a的夹角为60°，舰艇11与水听器四3-e的夹角为-60°；38.方位角解算点p3覆盖±90°共2个方位角，即舰艇11在方位角解算点p3时，忽略舰艇11与五个水听器组件的水听器在深度上的高度差，舰艇11与水听器一3-a的夹角为90°，舰艇11与水听器四3-e的夹角为-90°；39.方位角解算点p4覆盖±120°共2个方位角，即舰艇11在方位角解算点p4时，忽略舰艇11与五个水听器组件的水听器在深度上的高度差，舰艇11与水听器一3-a的夹角为120°，舰艇11与水听器四3-e的夹角为-120°；40.方位角解算点p5覆盖±150°和180°共3个方位角，即舰艇11在方位角解算点p5时，忽略舰艇11与五个水听器组件的水听器在深度上的高度差，舰艇11与水听器二3-b的夹角为150°，舰艇11与水听器四3-d的夹角为-150°；所述舰艇11与水听器三3-c的夹角为180°；41.五个方位角解算点能够覆盖舰艇11等间隔划分的12个方位角；所述舰艇11会发出辐射噪声；五个水听器分别用于测量舰艇11位于12个方位角的辐射噪声的声信号，并将所述声信号转换成电信号；所述数据采集仪8采集到五个水听器的电信号后，将所述电信号转发给显控设备9，所述显控设备9对所述电信号进行解算，将所述电信号的辐射噪声的声压级折算至1米处，以极坐标的形式表示出来，即可得到舰艇11的辐射空间声场示意图，并显示出来，如图3所示。42.基于上述一种舰艇辐射空间声场测量系统的测量方法，具体步骤如下：43.步骤一，布放和安装调试所述测量系统，将所述测量系统安装完成后，对所述测试系统进行联调；44.步骤二，舰艇11机动至主航线a的方位角解算点p1外侧(即远离方位角解算点p2的一侧)，并下潜至指定深度，为了防止碰撞，舰艇11的航行深度大于水听器组件的配重深度；45.步骤三，开启导航仪4和测距仪2，舰艇11在导航信号的引导下，向导航仪4所在方向行驶，测距仪2实时记录舰艇11与测距仪2的距离；46.步骤四，舰艇11航行至距测距仪2指定距离处时，关闭导航仪4，舰艇11沿主航线a保持直线航行通过导航仪4下方，同时开启数据采集仪8，记录舰艇11通过主航线a时的辐射噪声的声压级；待舰艇11航行至指定距离后，关闭数据采集仪8；47.其中，由于舰艇11沿主航线a运动的过程中，可能会发生微小偏移，舰艇11的实际航行轨迹为主航线a’，因此，采用主航线a’替换主航线a，且；根据数据采集仪8采集到的测距仪2的实时数据、水听器的深度及舰艇11本身发出的深度和航速信息，在显控设备9上可计算得到舰艇11的主航线a’；48.步骤五，在主航线a’上重新标记方位角解算点p1、方位角解算点p2、方位角解算点p3、方位角解算点p4及方位角解算点p5；舰艇11只需1个航次，即可覆盖12个方向的空间声场，具体如下：49.通过五个水听器测量得到舰艇11通过方位角解算点p1、p2、p3、p4、p5时的辐射噪声的声信号；舰艇11通过方位角解算点p1时，由水听器三3-c、水听器二3-b、水听器四3-d的测试数据解算得到0°、30°、-30°方位的辐射声场；舰艇11通过方位角解算点p2时，由水听器一3-a、水听器五3-e的测试数据解算得到60°、-60°方位的辐射声场；舰艇11通过方位角解算点p3时，由水听器一3-a、水听器五3-e的测试数据解算得到90°、-90°方位的辐射声场；舰艇11通过方位角解算点p4时，由水听器一3-a、水听器五3-e的测试数据解算得到120°、-120°方位的辐射声场；舰艇11通过方位角解算点p5时，由水听器三3-c、水听器二3-b、水听器四3-d的测试数据解算得到180°、150°、-150°方位的辐射声场；50.步骤六，通过显控设备9计算舰艇11与五个水听器在上述五个方位角解算点对应的12个方位角下的辐射噪声级，并折算至1米处，以极坐标的形式显示出来，即可得到如图3所示的舰艇空间声场指向性图。51.综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。









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