一种水声换能器脉冲信号拖尾抑制方法，解决了现有抑制脉冲信号拖尾需要改变发射系统的问题，属于声学材料测试和声呐探测技术领域。本发明专利技术利用任意函数信号发生器发射脉冲信号x(t)，进行电信号转换成声信号水听器在水中接收到带拖尾的接收信号y(t)；获取脉冲信号x(t)到接收信号y(t)的频域传输响应函数H(ω)；将接收信号y(t)的拖尾信号置零，得到无拖尾信号将无拖尾信号进行傅里叶变换，得到相应信号的频谱将频谱除以传输响应函数H(ω)，得到频谱对频谱进行傅里叶反变换得到时域波形信号将时域波形信号转换声信号发射，水听器接收到无拖尾脉冲信号输出，完成脉冲信号拖尾抑制。尾抑制。尾抑制。
【技术实现步骤摘要】
一种水声换能器脉冲信号拖尾抑制方法及系统
[0001]本专利技术属于声学材料测试和声呐探测
技术介绍
[0002]在水下声学材料测试和声呐探测技术应用中，经常用到脉冲信号，这样入射信号和回波信号都是脉冲信号，相比于持续发射的连续信号而言，使用脉冲信号可以根据信号到达时间的不同将入射信号和回波信号在时域上分离开来，从而获得入射波和反射回波。由于换能器本身的惯性，在脉冲结束后并不能立即停止发射，即会产生脉冲信号拖尾，将会影响回波信号与入射信号的时域分离，形成所谓的“盲区”。
[0003]目前抑制脉冲信号拖尾的方法有以下几种：
[0004](1)变发射功率抑制法：需要增加发射功率，
[0005](2)并联拖尾吸收电路法：需要改变换能器电路，
[0006](3)叠加半个反向周期脉冲信号的抑制法：利用波的叠加原理消除拖尾，还有一种改进方法，从等效电路入手，建立超声波振动输出与激励输入之间的传递函数，通过叠加特定周期数的反向正弦激励信号来抑制拖尾，该方法本质上是通过叠加反向正弦激励信号的形式来抑制拖尾，无法抑制多频脉冲信号拖尾。
技术实现思路
[0007]针对现有抑制脉冲信号拖尾需要改变发射系统的问题，本专利技术提供一种水声换能器脉冲信号拖尾抑制方法及系统。
[0008]本专利技术的一种水声换能器脉冲信号拖尾抑制方法，所述方法包括:
[0009]S1、利用任意函数信号发生器发射脉冲信号x(t)，进行电信号转换成声信号水听器在水中接收到带拖尾的接收信号y(t)；
[0010]S2、获取脉冲信号x(t)到接收信号y(t)的频域传输响应函数H(ω)；
[0011]S3、将接收信号y(t)的拖尾信号置零，得到无拖尾信号将无拖尾信号进行傅里叶变换，得到相应信号的频谱
[0012]S4、将频谱除以传输响应函数H(ω)，得到频谱对频谱进行傅里叶反变换得到时域波形信号
[0013]S5、将时域波形信号转换声信号发射，水听器接收到无拖尾脉冲信号输出，完成脉冲信号拖尾抑制。
[0014]作为优选，所述S2包括：
[0015]脉冲信号x(t)和接收信号y(t)分别进行傅里叶变换，得到发射脉冲信号的频谱X(ω) 和接收信号的频谱Y(ω)；
[0016]根据频谱X(ω)和频谱Y(ω)，计算任意函数信号发生器输入信号到水听器接收信
号的频域传输响应函数：H(ω)＝Y(ω)/X(ω)。
[0017]本专利技术还提供一种水声换能器脉冲信号拖尾抑制装置，包括任意函数信号发生器、功率放大器、发射换能器、多通道数据采集器和计算机；
[0018]任意函数信号发生器发射脉冲信号x(t)至功率放大器放大，功率放大器放大后的信号输入至发射换能器，发射换能器的声信号被水听器接收，水听器输出信号至多通道数据采集器，多通道数据采集器采集到带拖尾的接收信号y(t)；
[0019]计算机，用于获取脉冲信号x(t)到接收信号y(t)的频域传输响应函数H(ω)，将接收信号y(t)的拖尾信号置零，得到无拖尾信号将无拖尾信号进行傅里叶变换，得到相应信号的频谱将频谱除以传输响应函数H(ω)，得到频谱对频谱进行傅里叶反变换得到时域波形信号将时域波形信号转换声信号发射，水听器接收到无拖尾脉冲信号输出，完成脉冲信号拖尾抑制。
[0020]本专利技术的有益效果，本专利技术基于线性系统原理，利用任意函数信号发生器输入信号到水听器接收信号的频域传输响应函数，进而计算得到预输出无拖尾信号时系统需要输入的脉冲波形信号，实现水听器接收脉冲信号的拖尾抑制，原理清晰，可有效抑制脉冲信号拖尾。本专利技术过程简单，无需改变发射系统的硬件组成，仅需要预先测试传输响应函数，然后对系统输入信号进行简单改变即可实现脉冲信号拖尾抑制。本专利技术对发射脉冲信号形式无要求，不仅对单频正弦填充的脉冲信号适用，对于多频填充的脉冲信号仍然适用。
附图说明
[0021]图1为水声换能器脉冲信号拖尾抑制流程；
[0022]图2为任意函数信号发生器发射的脉冲信号x(t)；
[0023]图3为水听器接收到的带拖尾脉冲信号y(t)；
[0024]图4为人工去除拖尾的水听器接收脉冲信号
[0025]图5为需要加载到任意函数信号发生器的时域波形信号
[0026]图6为加载后水听器接收到的抑制拖尾的波形信号。
具体实施方式
[0027]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。
[0028]当任意函数信号发生器发射脉冲信号x(t)时，由于换能器惯性，水听器接收到的信号会存在拖尾现象，反映在接收信号y(t)中。本实施方式的水声换能器脉冲信号拖尾抑制方法，包括：
[0029](1)利用任意函数信号发生器发射脉冲信号x(t)，进行电信号转换成声信号水听器在水中接收到带拖尾的接收信号y(t)，分别进行傅里叶变换，得到发射脉冲信号的频谱 X(ω)和带拖尾接收信号的频谱Y(ω)；
[0030](2)计算任意函数信号发生器输入信号到水听器接收信号的频域传输响应函数 H(ω)＝Y(ω)/X(ω)；
[0031](3)将水听器接收到的带拖尾的时域脉冲波形信号y(t)，人工去掉拖尾部分，即将
拖尾信号置零，得到人工无拖尾信号
[0032](4)将人工无拖尾信号进行傅里叶变换，得到相应的信号频谱
[0033](5)将人工无拖尾信号频谱除以传输响应函数H(ω)，得到需要加载到任意函数信号发生器的信号频谱
[0034](6)将上述信号频谱进行傅里叶反变换得到需要加载到任意函数信号发生器的时域波形信号依此波形信号进行输入，则可以在水听器接收端接收到无拖尾的脉冲信号，从而达到抑制脉冲信号拖尾的目的。
[0035]本实施方式的水声换能器脉冲信号拖尾抑制装置，包括任意函数信号发生器、功率放大器、发射换能器、多通道数据采集器和计算机；
[0036]任意函数信号发生器发射一个由多个单频信号叠加形成的脉冲信号x(t)，如图2所示。信号经功率放大器放大后加载到发射换能器，将电信号转换为声信号，由水听器接收并输出的电信号y(t)，由多通道数据采集器采集，如图3所示，可见明显的拖尾。然后分别对x(t)和y(t)进行傅里叶变换，得到相应的信号频谱X(ω)和Y(ω)，然后获得任意函数信号发生器输入信号到水听器接收信号的频域传输响应函数H(ω)＝Y(ω)/X(ω)。对水听器接收到的带拖尾的信号y(t)人工去除拖尾，并置零，得到人工无拖尾信号如图4所示。将人工无拖尾信号进行傅里叶变换，得到相应的信号频谱然后，将人工无拖尾信号频谱除以传输响应函数H(ω)，得到需要加载到任意函数信号发生器的信号频谱将上述信号频谱进行傅里叶反变换得到需要加载到任意函数信号发生器的时域波形信号如图5所示。将加载到任意函数信号发生器之后，经水听器再次接收到的信号如图6所示，可见，与图3相比，信号拖尾得到了有效抑制。
[0037]虽然在本文中参照了本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水声换能器脉冲信号拖尾抑制方法，其特征在于，所述方法包括:S1、利用任意函数信号发生器发射脉冲信号x(t)，进行电信号转换成声信号水听器在水中接收到带拖尾的接收信号y(t)；S2、获取脉冲信号x(t)到接收信号y(t)的频域传输响应函数H(ω)；S3、将接收信号y(t)的拖尾信号置零，得到无拖尾信号将无拖尾信号进行傅里叶变换，得到相应信号的频谱S4、将频谱除以传输响应函数H(ω)，得到频谱对频谱进行傅里叶反变换得到时域波形信号S5、将时域波形信号转换声信号发射，水听器接收到无拖尾脉冲信号输出，完成脉冲信号拖尾抑制。2.根据权利要求1所述的水声换能器脉冲信号拖尾抑制方法，其特征在于，所述S2包括：脉冲信号x(t)和接收信号y(t)分别进行傅里叶变换，得到发射脉冲信号的频谱X(ω)和接收信号的频谱Y(ω)；根据频谱X(ω)和频谱Y(ω)，计算任意函数信号发生器输入信号到水听器接收信号的频域传输响应函数：H(ω)＝Y(ω)/X(ω)。3.根据权利要求1所述的水声换能器脉冲信号拖尾抑制方法，其特征在于，所述S3中，采用人工方式将接收信号y(t)的拖尾信号置零。4.根据权利要求1所述的水声换能器脉冲信号拖尾抑制方法，其特征在于，所述S1中，脉冲信号x(t)，经功率放大器放大后加载到发射换能器，将电信号转换为声信号。5.一种水声换能器...
【专利技术属性】
技术研发人员：张超，商德江，肖妍，陈子扬，陈弈书，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：
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