聲納技術(shù)定位精度1

1、1）測(cè)定水下目標(biāo)位置）測(cè)定水下目標(biāo)位置2）聲納系統(tǒng)定向的本質(zhì)）聲納系統(tǒng)定向的本質(zhì)測(cè)向方法與聲學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有關(guān)。采用單個(gè)換能測(cè)向方法與聲學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有關(guān)。采用單個(gè)換能器、兩個(gè)換能器或多個(gè)換能器陣元組成的系統(tǒng)，器、兩個(gè)換能器或多個(gè)換能器陣元組成的系統(tǒng)，則可有不同的測(cè)向方法。然而不論采用何種具體則可有不同的測(cè)向方法。然而不論采用何種具體方法測(cè)向，其本質(zhì)上均有共同之處，都是方法測(cè)向，其本質(zhì)上均有共同之處，都是利用聲利用聲波到達(dá)水聽(tīng)器系統(tǒng)的聲程差和相位差來(lái)進(jìn)行聲納波到達(dá)水聽(tīng)器系統(tǒng)的聲程差和相位差來(lái)進(jìn)行聲納系統(tǒng)定向的本質(zhì)系統(tǒng)定向的本質(zhì)3）簡(jiǎn)單的二元基陣定位原理）簡(jiǎn)單的二元基陣定位原理測(cè)量出反映聲程差的時(shí)間

2、差或相位差，就可測(cè)出目標(biāo)方位測(cè)量出反映聲程差的時(shí)間差或相位差，就可測(cè)出目標(biāo)方位sindsindcc2f 2fc 2sind0,21）原理）原理由于換能器或基陣輸出電壓隨目標(biāo)的方位角的變化由于換能器或基陣輸出電壓隨目標(biāo)的方位角的變化而變化，因而可以利用接收到的信號(hào)幅度達(dá)到最大而變化，因而可以利用接收到的信號(hào)幅度達(dá)到最大時(shí)換能器或基陣的指向來(lái)測(cè)量目標(biāo)方位。時(shí)換能器或基陣的指向來(lái)測(cè)量目標(biāo)方位。1）原理）原理由于換能器或基陣輸出電壓隨目標(biāo)的方位角的變化由于換能器或基陣輸出電壓隨目標(biāo)的方位角的變化而變化，因而可以利用接收到的信號(hào)幅度達(dá)到最大而變化，因而可以利用接收到的信號(hào)幅度達(dá)到最大時(shí)換能器或基陣的指向

3、來(lái)測(cè)量目標(biāo)方位。時(shí)換能器或基陣的指向來(lái)測(cè)量目標(biāo)方位。1）原理）原理由于換能器或基陣輸出電壓隨目標(biāo)的方位角的變化由于換能器或基陣輸出電壓隨目標(biāo)的方位角的變化而變化，因而可以利用接收到的信號(hào)幅度達(dá)到最大而變化，因而可以利用接收到的信號(hào)幅度達(dá)到最大時(shí)換能器或基陣的指向來(lái)測(cè)量目標(biāo)方位。時(shí)換能器或基陣的指向來(lái)測(cè)量目標(biāo)方位。2）優(yōu)點(diǎn)）優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)單，利用人耳或視覺(jué)指示器均可判斷最大信號(hào)幅簡(jiǎn)單，利用人耳或視覺(jué)指示器均可判斷最大信號(hào)幅度值，因而在分析其性能時(shí)，要和具體的指示器聯(lián)系度值，因而在分析其性能時(shí)，要和具體的指示器聯(lián)系起來(lái)。起來(lái)。另一優(yōu)點(diǎn)是利用人耳還可判別目標(biāo)的性質(zhì)，此外，另一優(yōu)點(diǎn)是利用人耳還可判別目標(biāo)的性質(zhì)

4、，此外，由于人耳的特殊功能，使得在小信號(hào)噪聲比下仍可判由于人耳的特殊功能，使得在小信號(hào)噪聲比下仍可判別目標(biāo)的方位。別目標(biāo)的方位。2）缺點(diǎn)）缺點(diǎn)定向精度不高，這是由于聲系統(tǒng)的指向性圖有一定定向精度不高，這是由于聲系統(tǒng)的指向性圖有一定的寬度，而這一指向性在主軸附近隨角度變化遲鈍，的寬度，而這一指向性在主軸附近隨角度變化遲鈍，致使目標(biāo)方位的小變化引起的輸出信號(hào)幅度變化不致使目標(biāo)方位的小變化引起的輸出信號(hào)幅度變化不大大2）缺點(diǎn)）缺點(diǎn)定向精度不高，這是由于聲系統(tǒng)的指向性圖有一定定向精度不高，這是由于聲系統(tǒng)的指向性圖有一定的寬度，而這一指向性在主軸附近隨角度變化遲鈍，的寬度，而這一指向性在主軸附近隨角度變

5、化遲鈍，致使目標(biāo)方位的小變化引起的輸出信號(hào)幅度變化不致使目標(biāo)方位的小變化引起的輸出信號(hào)幅度變化不大大2）缺點(diǎn)）缺點(diǎn)對(duì)多個(gè)目標(biāo)的情況，這一方法顯得無(wú)能為力。當(dāng)存對(duì)多個(gè)目標(biāo)的情況，這一方法顯得無(wú)能為力。當(dāng)存在多個(gè)目標(biāo)時(shí)，常常利用多波束接收系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)向。在多個(gè)目標(biāo)時(shí)，常常利用多波束接收系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)向。3）N元等間隔線陣的波束圖元等間隔線陣的波束圖一個(gè)一個(gè)N元等間隔線陣的波束圖為元等間隔線陣的波束圖為 sin2sin2NDN其中其中2sind3）N元等間隔線陣的波束圖元等間隔線陣的波束圖第一個(gè)零點(diǎn)處的角度為第一個(gè)零點(diǎn)處的角度為指向性半開(kāi)角指向性半開(kāi)角應(yīng)滿足應(yīng)滿足因此因此2Nsin2Nd2Nd當(dāng)當(dāng) 因此因

6、此4）定向精度分析）定向精度分析最大值測(cè)向方法的測(cè)向精度，最大值測(cè)向方法的測(cè)向精度，主要取決于聲納系統(tǒng)主要取決于聲納系統(tǒng)方向性主瓣的寬度、指示器的類型（聽(tīng)覺(jué)或視覺(jué)）、方向性主瓣的寬度、指示器的類型（聽(tīng)覺(jué)或視覺(jué)）、聲系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的精度，以及聲吶操作員的生理聲學(xué)聲系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的精度，以及聲吶操作員的生理聲學(xué)特性。特性。主瓣寬度主瓣寬度N元線陣元線陣3dBD3dBNd主瓣寬度主瓣寬度3dBD指示器類型指示器類型分析指示器所能感知的變化與方位角變化分析指示器所能感知的變化與方位角變化 之間之間的關(guān)系。的關(guān)系。1.被動(dòng)接收，聽(tīng)覺(jué)指示被動(dòng)接收，聽(tīng)覺(jué)指示2.被動(dòng)接收，視覺(jué)指示被動(dòng)接收，視覺(jué)指示3.主動(dòng)測(cè)向，

7、視覺(jué)指示主動(dòng)測(cè)向，視覺(jué)指示4.主動(dòng)測(cè)向，聽(tīng)覺(jué)指示主動(dòng)測(cè)向，聽(tīng)覺(jué)指示1.被動(dòng)接收，聽(tīng)覺(jué)指示被動(dòng)接收，聽(tīng)覺(jué)指示一般來(lái)說(shuō)，人耳對(duì)聲強(qiáng)是敏感的，而聲強(qiáng)與聲壓的一般來(lái)說(shuō)，人耳對(duì)聲強(qiáng)是敏感的，而聲強(qiáng)與聲壓的平方成正比，因而平方成正比，因而 2IkD故故 2IkDD 2IDID聲強(qiáng)的相對(duì)變化為聲強(qiáng)的相對(duì)變化為設(shè)人耳能覺(jué)察的（人耳的靈敏度）相對(duì)聲強(qiáng)變化為設(shè)人耳能覺(jué)察的（人耳的靈敏度）相對(duì)聲強(qiáng)變化為利用利用即可有即可有 0IgI 02DD 020DDD2 1D31sin3!xxxDsin2sin2NN3123!22NNN2113!2N 2116dN 代入后得代入后得由此解得由此解得一般人耳可感知一般人耳可感知0

8、.10.2的相對(duì)聲強(qiáng)變化，故有的相對(duì)聲強(qiáng)變化，故有213dgN1333sin0.27622ggggNd10.2760.10.20.0870.123 解：解：例，例， ， 時(shí)，求測(cè)向精度？時(shí)，求測(cè)向精度？2d20N 2220.211.4620Nd 弧度因而測(cè)向精度因而測(cè)向精度111.42.被動(dòng)接收，視覺(jué)指示被動(dòng)接收，視覺(jué)指示由于視覺(jué)指示（如電表擺動(dòng)、幅度大小顯示）時(shí)，由于視覺(jué)指示（如電表擺動(dòng)、幅度大小顯示）時(shí)，指示器僅指示相對(duì)聲壓變化，因而指示器僅指示相對(duì)聲壓變化，因而解得解得 01DUgDUD 216dgN代入代入 后后D2660.392gggNd 一般人的眼睛可感知的相對(duì)電壓幅度變化為一般人的眼睛可感知的相對(duì)電壓幅度變化為0.050.1，故，故20.390.050.10.0870.123 3.主動(dòng)測(cè)向，視覺(jué)指示主動(dòng)測(cè)向，視覺(jué)指示若用同一基陣發(fā)射和接收，則接收的信號(hào)電壓若用同一基陣發(fā)射和接收，則接收的信號(hào)電壓 與成正比，即與成正比，即與被動(dòng)接收，聽(tīng)覺(jué)指示一致與被動(dòng)接收，聽(tīng)覺(jué)指示一致一般人的眼睛可感知的相對(duì)電壓幅度變化