聲波水下測(cè)距實(shí)驗(yàn)

1、聲波水下測(cè)距實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖褂寐暡ńY(jié)合聲速和發(fā)射接收信號(hào)的時(shí)間差，測(cè)量發(fā)射換能器和接收 水聽(tīng)器之間的距離，實(shí)現(xiàn)聲波水下測(cè)距的目的。比較相同發(fā)射頻率不同距離條件下，觀察使用聲波測(cè)距的誤差，觀察 距離不同是否對(duì)測(cè)距精度造成影響。比較不同發(fā)射頻率相同距離條件下，觀察使用聲波測(cè)距的誤差，觀察 不同的發(fā)射信號(hào)頻率對(duì)測(cè)距精度是否造成影響。通過(guò)測(cè)距誤差的記錄與比較，探尋誤差間的關(guān)系即判斷是否存在絕對(duì) 誤差關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容發(fā)射信號(hào)頻率相同、被測(cè)距離不同條件下，發(fā)射信號(hào)和水聽(tīng)器接收信 號(hào)的采集。發(fā)射信號(hào)頻率不同、被測(cè)距離相同條件下，發(fā)射信號(hào)和水聽(tīng)器接收信 號(hào)的采集。三、實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)航海學(xué)院消聲

2、水池消聲水池的基本情況：水池長(zhǎng)度：20米，寬度：8米，水深：7米實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)中采用發(fā)射和接收兩套系統(tǒng)，主要設(shè)備詳見(jiàn)下表。實(shí)驗(yàn)儀器編號(hào)設(shè)備名稱設(shè)備型號(hào)備注發(fā)射端1信號(hào)發(fā)生器AFG3202V 峰值,20ms/ls2發(fā)射換能器型號(hào)未知低頻，諧振點(diǎn)約4.5K接收端1接收陣型號(hào)未知標(biāo)準(zhǔn)全向水聽(tīng)器2濾波放大器Kemo VBF40Input60dB； Tot al80dB3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)HTPXI 101232通道數(shù)據(jù)采集儀4示波器Agilent 54622D無(wú)四、實(shí)驗(yàn)原理1.實(shí)驗(yàn)原理圖A示波器 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)水面發(fā)期換能器使用雙蹤示波器，將發(fā)射換能器發(fā)射信號(hào)和水聽(tīng)器接收到的經(jīng)前置放 大后的信號(hào)分別接入示波器的輸入

3、端。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)比較發(fā)射信 號(hào)和接收信號(hào)的波形，我們可以得出兩者之間的時(shí)延二。本次實(shí)驗(yàn)中并不涉及回波信號(hào)，即信號(hào)只走單程路線。因此我們只需 得出發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)的時(shí)延T結(jié)合聲速C,求出發(fā)射換能器和水 聽(tīng)器之間的距離。設(shè)間距是R：R = T X C我們也可以通過(guò)得到的時(shí)延結(jié)合使用卷尺或者其他工具實(shí)際測(cè)量到的 間距，反向推導(dǎo)出聲速。五、實(shí)驗(yàn)步驟按照實(shí)驗(yàn)原理圖連接儀器設(shè)備，同時(shí)將發(fā)射換能器和接收水聽(tīng)器放入 水中并保證兩者在同一水平面上。使用lOkHZ、9kHZ、8kHZ、7kHZ. 6kHZ五個(gè)發(fā)射信號(hào)頻率檔位在15m 距離下分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并記錄和采集數(shù)據(jù)。同樣使用上個(gè)步驟中的五個(gè)發(fā)射信號(hào)頻率

4、檔位分別在12m、9m、6m、 3m、Im五個(gè)距離上分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并記錄和采集數(shù)據(jù)。六、實(shí)驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)處理獲得時(shí)延T的方法：通過(guò)卡信號(hào)門限的辦法，找到發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)的前沿位置，通 過(guò)兩個(gè)信號(hào)前沿位置的比較來(lái)得到時(shí)延草通過(guò)匹配濾波的方法，由于發(fā)射或者接收信號(hào)的后沿位置和匹配濾 波器的輸出最大值相對(duì)應(yīng)。這樣我們可以通過(guò)尋找匹配濾波器輸出 最大值的辦法來(lái)獲得發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)的后沿位置，通過(guò)比較得 出時(shí)延T。比較測(cè)距誤差需要得出的幾點(diǎn)結(jié)論：比較相同距離條件下不同發(fā)射信號(hào)頻率的測(cè)距誤差，觀察發(fā)射信號(hào) 頻率不同對(duì)測(cè)距精度是否有影響，如果有大概推測(cè)出其變化趨勢(shì)。比較相同發(fā)射信號(hào)頻率條件下不同距離的測(cè)距誤差，觀察距離的不 同對(duì)測(cè)距精度是否有影響，如果有大概推測(cè)出其變化趨勢(shì)。通過(guò)兩種情況的數(shù)據(jù)比較，