一种多功能水声参数综合测试实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多功能水声参数综合测试实验装置，包括水声箱、被测试换能器、标准接收器、辅助发射换能器、互易换能器、旋转吊放机构、电子测试设备及测试软件组成，本发明专利技术是水声工程专业实践教学课程必备实验教学仪器设备，能在实验室有限空间内、在不同频段模拟各种水下声场环境，包括低频驻波场、中高频自由场、混响场等，从而可以实现不同声场模型下的水声测试与计量实验，为水声学、水下声学换能器、声呐等专业理论知识的直观教学、理论模型验证。本发明专利技术具体涉及的是一种可以在2‑200kHz频率范围内、在实验室内实现对水声学、水声换能器及声呐基本参数进行实验教学的一种多功能水声参数综合测试实验装置。

A multifunctional experimental device for comprehensive testing of underwater acoustic parameters

The invention discloses a multifunctional underwater acoustic parameter comprehensive testing experimental device, which comprises an underwater acoustic box, a tested transducer, a standard receiver, an auxiliary transmitting transducer, a reciprocal transducer, a rotating and hanging mechanism, an electronic testing device and a testing software. The invention is a necessary experimental teaching for the practical teaching course of underwater acoustic engineering. It can simulate various underwater acoustic environments, including low frequency standing wave field, medium and high frequency free field, reverberation field and so on, in the limited space of laboratory, so as to realize underwater acoustic measurement and measurement experiments under different acoustic field models. It is a professional theoretical knowledge of underwater acoustics, underwater acoustic transducer, sonar and so on. Intuitive teaching and theoretical model validation. The invention specifically relates to a multifunctional underwater acoustic parameter comprehensive testing experimental device which can be used for experimental teaching of underwater acoustics, underwater acoustic transducer and basic parameters of sonar in laboratory within the frequency range of 2 200 kHz.

【技术实现步骤摘要】
一种多功能水声参数综合测试实验装置
本专利技术属于实验测试领域，具体涉及的是一种可以在2-200kHz频率范围内、在实验室内实现对水声学、水声换能器及声呐基本参数进行实验教学的一种多功能水声参数综合测试实验装置。
技术介绍
在水声领域对水声学、水声换能器及声呐基本参数进行测试的装置，主要是指基于试验水池的自由场测试系统。水声实验需要自由声场环境，它可通过户外大型试验场和室内消声水池来实现。与户外大型水域相比，水池设备具有地点合适和环境可控等优点，而且在天然水域中由于存在较大的背景干扰，很难反映声音在水中传播的规律，有时甚至难以实施，或代价太高，所以水池设备尤其是消声水池，常被用来在实验室中模拟广阔水域完成难于甚至不可能在真实情况下进行的水声实验。为此，测量用水池，特别是消声水池及其配套实验设备的建设就显得十分必要。目前在相关水声单位的水池测试系统，在这种大型试验水池中一般可以开展的测量工作的频率下限是1000Hz左右。另外，在水声测量领域还有水箱(水槽)、声管(或耦合腔)等测量空间，其中，前者只能完成高频测量工作；后者只能完成低频测量工作，并且在这两种空间里通常只能进行对标准水听器的灵敏度校准工作。综上所述，本专利技术研究水声学、水声换能器及声呐基本参数进行实验教学的实验装置，可以在2-200kHz频率范围内开展多项水声实验，不仅功能强、成本低，而且是目前鲜有的测试系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多功能水声参数综合测试实验装置，可以在2-200kHz频率范围内、在实验室内实现对水声学、水声换能器及声呐基本参数进行实验教学的实验装置。本专利技术的目的是这样实现的：一种多功能水声参数综合测试实验装置，由水声箱1、被测试换能器2、标准接收器3、辅助发射换能器4、互易换能器5、旋转吊放机构6、电子测试设备7及测试软件8组成，所述的水声箱1由箱体1.1、加强肋板1.2、排水口1.3及吸声尖劈1.4组成；所述的旋转吊放机构6包括x方向水平移动轨道6.1及其第一控制电机6.2，y方向水平移动轨道6.3及第二控制电机6.4，z方向垂直升降杆6.5及第三控制电机6.6，周向旋转轮盘6.7及第四控制电机6.8，第一安装支架6.9、第一安装支架6.10、第一安装支架6.11、第一安装支架6.12；所述的旋转吊放机构6安装在水声箱1的加强肋板1.2上；所述的被测试换能器2、标准接收器3、辅助发射换能器4及互易换能器5通过连接螺栓固定在旋转吊放机构6上；所述的电子测试设备7包括信号源7.1、功率放大器7.2、匹配电路7.3、电流电压取样器7.4以及前置放大器7.5、测量放大器7.6、滤波器7.7、采集器7.8和计算机7.9；所述的测试软件8包括水声换能器电声性能测试软件8.1、水声传播规律测试软件8.2、声呐方程参数测试软件8.3组成；所述的被测试换能器2、标准接收器3、辅助发射换能器4及互易换能器5通过电缆与电子测试设备7连接，测试数据储存在计算机7.9内，通过测试软件8进行处理。本专利技术所述的一种多功能水声参数综合测试实验装置，所述的水声箱1的尺寸在50-200kHz频率范围内满足自由场条件，在2-50kHz频率范围内满足混响场条件。本专利技术一种多功能水声参数综合测试实验装置，所述的被测试换能器2包括接收探头2.1、第一法兰盘2.2、第一输出电缆2.3以及第一输出BNC端2.4；所述被测试换能器2安装在第一安装支架6.9上。本专利技术一种多功能水声参数综合测试实验装置，所述的标准接收器3包括标准接收探头3.1、第二法兰盘3.2、第二输出电缆3.3以及第二输出BNC端3.4；所述标准接收器3安装在第二安装支架6.10上；所述标准接收器3满足标准水听器要求。本专利技术一种多功能水声参数综合测试实验装置，所述的辅助发射换能器4包括发射探头4.1、第三法兰盘4.2、第三输出电缆4.3以及第三输出BNC端4.4；所述的辅助发射换能器4安装在第三安装支架6.11上，所述的辅助发射换能器4在工作频带内满足稳定性和性噪比要求。本专利技术一种多功能水声参数综合测试实验装置，所述的互易换能器5包括互易换能器探头5.1、第四法兰盘5.2、第二输出电缆5.3以及第四输出BNC端5.4；所述互易换能器5安装在第四安装支架6.12，所述的互易换能器5满足互易型和线性要求。本专利技术所述的一种多功能水声参数综合测试实验装置，通过测试软件8计算水声换能器的灵敏度、发送响应、指向性参数；通过测试软件8计算声场声速、传播损失、目标强度参数，声呐方程相应参数。本专利技术的有益效果在于：1、功能强大、用途广泛。该装置可以满足水声专业本科阶段的所有相关水声课程的实验需要，包涵本专业主干课程声学基础、水声学、水声换能器和声呐技术四门课程涉及的内容；2、技术成熟、稳定可靠。该装置依托水声试验水池建设研究成果和相关的水声科研成果设计完成，采用声学脉冲测试技术，利用先进的水声换能器及其配套测试设备，经过近十年的教学应用证明，该装置稳定可靠、技术先进适于实践教学；3、构成成本低、操作简便。该装置的设计技术来源于试验水池，但考虑教学特点简化了系统组成，在保留其功能的前提下降低了操作难度，更适于初学者使用和教学应；4、安全性高。与试验水池相比较，在该装置中完成各种实验项目，大大降低了安全风险。附图说明图1是本专利技术的整体装置示意图；图2是本专利技术的水声箱示意图；图3是本专利技术的被测试换能器示意图；图4是本专利技术的标准接收器示意图；图5是本专利技术的辅助发射换能器示意图；图6是本专利技术的互易换能器示意图；图7是本专利技术的旋转吊放机构示意图；图8是本专利技术的电子测试设备示意图；图9是本专利技术的测试软件示意图。具体实施方式下面结合附图举例对本专利技术作更详细的描述。本专利技术的目的在于提供一种多功能水声参数综合测试实验装置，可以在2-200kHz频率范围内、在实验室内实现对水声学、水声换能器及声呐基本参数进行实验教学的实验装置。结合图1-8所示，本专利技术一种多功能水声参数综合测试实验装置，由水声箱1、被测试换能器2、标准接收器3、辅助发射换能器4、互易换能器5、旋转吊放机构6、电子测试设备7及测试软件8组成；如上所述的水声箱1由箱体1.1、加强肋板1.2、排水口1.3及吸声尖劈1.4组成；箱体1.1为测试空间是由玻璃钢加工制作的，能够满足一定声学刚性条件的长方形箱体，箱体中充满水介质，声波在箱体1.1中传播存在规律性，箱体1.1壁面覆盖吸声材料，以减少壁面声波反射对声场的影响；所述的加强肋板1.2由不锈钢材材料加工制作而成；水声测试换能器包括标准接收器3、被测换能器2和辅助发射换能器4、互易换能器5，用于建立声场和接收声信号，满足各个基本参数测试需要。结合图2所示，所述的水声箱1由箱体1.1、加强肋板1.2、排水口1.3及吸声尖劈1.4组成；测量前，需要把吸声尖劈1.4安装在箱体1.1的侧壁上，同时在水箱中充满水，测量结束后，从排水口1.3把水放掉，保持箱内干燥、预防生锈、提高使用寿命。结合图3所示，所述的被测试换能器2包括接收探头2.1、第一法兰盘2.2、第一输出电缆2.3以及第一输出BNC端2.4；所述被测试换能器2安装在第一安装支架6.9上。结合图4所示，所述的标准接收器3包括标准接收探头3.1、第二法兰盘3.2、第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能水声参数综合测试实验装置，由水声箱(1)、被测试换能器(2)、标准接收器(3)、辅助发射换能器(4)、互易换能器(5)、旋转吊放机构(6)、电子测试设备(7)及测试软件(8)组成，其特征在于：所述的水声箱(1)由箱体(1.1)、加强肋板(1.2)、排水口(1.3)及吸声尖劈(1.4)组成；所述的旋转吊放机构(6)包括x方向水平移动轨道(6.1)及其第一控制电机(6.2)，y方向水平移动轨道(6.3)及第二控制电机(6.4)，z方向垂直升降杆(6.5)及第三控制电机(6.6)，周向旋转轮盘(6.7)及第四控制电机(6.8)，第一安装支架(6.9)、第一安装支架(6.10)、第一安装支架(6.11)、第一安装支架(6.12)；所述的旋转吊放机构(6)安装在水声箱(1)的加强肋板(1.2)上；所述的被测试换能器(2)、标准接收器(3)、辅助发射换能器(4)及互易换能器(5)通过连接螺栓固定在旋转吊放机构(6)上；所述的电子测试设备(7)包括信号源(7.1)、功率放大器(7.2)、匹配电路(7.3)、电流电压取样器(7.4)以及前置放大器(7.5)、测量放大器(7.6)、滤波器(7.7)、采集器(7.8)和计算机(7.9)；所述的测试软件(8)包括水声换能器电声性能测试软件(8.1)、水声传播规律测试软件(8.2)、声呐方程参数测试软件(8.3)组成；所述的被测试换能器(2)、标准接收器(3)、辅助发射换能器(4)及互易换能器(5)通过电缆与电子测试设备(7)连接，测试数据储存在计算机(7.9)内，通过测试软件(8)进行处理。...

【技术特征摘要】
1.一种多功能水声参数综合测试实验装置，由水声箱(1)、被测试换能器(2)、标准接收器(3)、辅助发射换能器(4)、互易换能器(5)、旋转吊放机构(6)、电子测试设备(7)及测试软件(8)组成，其特征在于：所述的水声箱(1)由箱体(1.1)、加强肋板(1.2)、排水口(1.3)及吸声尖劈(1.4)组成；所述的旋转吊放机构(6)包括x方向水平移动轨道(6.1)及其第一控制电机(6.2)，y方向水平移动轨道(6.3)及第二控制电机(6.4)，z方向垂直升降杆(6.5)及第三控制电机(6.6)，周向旋转轮盘(6.7)及第四控制电机(6.8)，第一安装支架(6.9)、第一安装支架(6.10)、第一安装支架(6.11)、第一安装支架(6.12)；所述的旋转吊放机构(6)安装在水声箱(1)的加强肋板(1.2)上；所述的被测试换能器(2)、标准接收器(3)、辅助发射换能器(4)及互易换能器(5)通过连接螺栓固定在旋转吊放机构(6)上；所述的电子测试设备(7)包括信号源(7.1)、功率放大器(7.2)、匹配电路(7.3)、电流电压取样器(7.4)以及前置放大器(7.5)、测量放大器(7.6)、滤波器(7.7)、采集器(7.8)和计算机(7.9)；所述的测试软件(8)包括水声换能器电声性能测试软件(8.1)、水声传播规律测试软件(8.2)、声呐方程参数测试软件(8.3)组成；所述的被测试换能器(2)、标准接收器(3)、辅助发射换能器(4)及互易换能器(5)通过电缆与电子测试设备(7)连接，测试数据储存在计算机(7.9)内，通过测试软件(8)进行处理。2.根据权利要求1所述的一种多功能水声参数综合测试实验装置，其特征在于：所述的水声箱(1)的尺寸在...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈洪娟，张虎，张强，王文芝，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23