水聽器
關注創建者：匿名 創建時間：2022-01-12
水聽器的實例教程
什么是水聽器
“水聽器”一詞，“水”字一目了然。這是一種專為
在水中使用
而設計的器件，但那些使其在水環境中特別有效的特性，也可移步換形，適應氣體環境。
水環境，特別是鹽水環境，存在各種需要特殊測量考慮的因素。與空氣相比，水引起的阻尼要小得多，水聽器因此必須能夠在變形之前承受較高的聲壓級。由于波長等于聲速除以頻率而且聲音在水中傳播得更快，水中聲波頻率對應的波長要比空氣傳播的波長更大，因此傳感元件可以更大。特定型號的水聽器可以在1000米水下正常工作，并可承受高達100bar的靜壓。此外，其外部耐腐蝕，可耐受較高鹽度等。
非水環境
讓水聽器在水環境中優勢盡顯的元件，在非水環境中也會隨之改變，特別是在發射臺或噴氣發動機試驗臺等極端惡劣環境中，成為特性出眾的傳聲器。這體現在多個方面，水聽器的
靈敏度較低
，這意味著即使被測物產生的聲壓級非常高，也可以提供良好、干凈且無失真的數據。另一方面是
耐用性
，其耐用性是傳統空氣傳聲器所無法比擬的。水聽器能夠在惡劣環境中且在無人值守的情況下持續工作，這意味著它可以在設置后獨立工作，能夠在發射臺上的極端條件下持續長達5秒（相對于通常不到1秒），提供大量豐富的數據。
Brüel & Kj?r的水聽器是
單獨校準
的水聲傳感器。這些儀器提供平坦的頻率響應，并且在很寬的頻率范圍內都是
全指向
的。所有水聽器都采用
屏蔽元件
構造；完全防水、耐腐蝕，并能承受高鹽度。
展開 什么是水聽器
“水聽器”一詞，“水”字一目了然。這是一種專為在水中使用而設計的器件，但那些使其在水環境中特別有效的特性，也可移步換形，適應氣體環境。
水環境，特別是鹽水環境，存在各種需要特殊測量考慮的因素。與空氣相比，水引起的阻尼要小得多，水聽器因此必須能夠在變形之前承受較高的聲壓級。由于波長等于聲速除以頻率而且聲音在水中傳播得更快，水中聲波頻率對應的波長要比空氣傳播的波長更大，因此傳感元件可以更大。特定型號的水聽器可以在1000米水下正常工作，并可承受高達100bar的靜壓。此外，其外部耐腐蝕，可耐受較高鹽度等。
非水環境
讓水聽器在水環境中優勢盡顯的元件，在非水環境中也會隨之改變，特別是在發射臺或噴氣發動機試驗臺等極端惡劣環境中，成為特性出眾的傳聲器。這體現在多個方面，水聽器的靈敏度較低，這意味著即使被測物產生的聲壓級非常高，也可以提供良好、干凈且無失真的數據。另一方面是耐用性，其耐用性是傳統空氣傳聲器所無法比擬的。水聽器能夠在惡劣環境中且在無人值守的情況下持續工作，這意味著它可以在設置后獨立工作，能夠在發射臺上的極端條件下持續長達5秒（相對于通常不到1秒），提供大量豐富的數據。
HBK的水聽器是單獨校準的水聲傳感器。這些儀器提供平坦的頻率響應，并且在很寬的頻率范圍內都是全指向的。所有水聽器都采用屏蔽元件構造；完全防水、耐腐蝕，并能承受高鹽度。在實驗室和海洋研究中測量聲音時，這些儀器提供了更高水準的深度、范圍和精度。
水聽器規格
HBK水聽器是壓電式傳感器，設計用于水下記錄或聆聽水下聲音。
陶瓷壓電傳感元件及其內部支撐結構永久粘合在透聲、無鉛、丁腈橡膠中。
展開 定義部分摘自IEC 60565:2006
水聽器自由場靈敏度
第3.15條。水聽器的開路輸出電壓與水聽器參考中心位置（假設水聽器不在時）的未受影響的自由場的聲壓的比率。
注1：單位為伏特/帕斯卡，
V/Pa
注2：聲壓為正弦
注3：有時用術語“響應”來代替“靈敏度”
水聽器壓力場靈敏度
第3.22條。輸出電壓與設計用于接收聲音的水聽器位置上的實際聲壓之比。
注：單位為伏特/帕斯卡，V/Pa
發射器電流響應
第3.28條。距發射器參考中心的參考距離處（在給定頻率和特定方向上）的聲壓（乘以參考距離）與流過電氣端子的電流之比。
注1：參考距離為1m
注2：單位為帕斯卡米每安培，Pa·m/A
發射器電壓響應
第3.29條。距發射器參考中心的參考距離處（在給定頻率和特定方向上）的聲壓（乘以參考距離）與電氣端子兩端的電壓之比。
注1：參考距離為1m
注2：單位為帕斯卡米每伏特，Pa·m/V
指向性
第3.5條。通常以圖形方式表示換能器對不同方向入射聲能的響應，它是在不同頻率下通過參考中心的特定平面中的輻射或入射聲音的傳播方向的函數。
發射指向性指數
在由發射器產生的聲強與將由發射相同聲功率的非定向發射器產生的聲強之間波束圖案軸上一點處的比率測量值。
展開 圖5 Aschau試驗場聲學分層模型仿真結果
5.測試系統從單水聽器走向聲陣
水下輻射噪聲測試系統隨著水下噪聲測試技術的進步而進步，從單水聽器到多個水聽器，再到水聽器陣列，以及矢量水聽器的出現，水下輻射噪聲測試系統增益隨著新型潛艇隱身能力的提高而提高。
5.1 單水聽器測試系統
單水聽器測試技術一直到現在仍然是應用最廣泛的輻射噪聲測試技術，甚至于國際上現行標準也都是基于這種技術。顯然布置一個水聽器要比布置多個水聽器或者一條陣要容易得多，信號處理也簡單的多。
圖6 典型單水聽器輻射噪聲測量方案
5.2 多水聽器測試系統
多水聽器測試系統任然釆用的是單水聽器測試方法，只不過更多的水聽器帶來了更加豐富的結果信息。
英國RONA試驗場測試區域約12km×4km,平均水深235米，配有8個噪聲測量水聽器和9個水下跟蹤水聽器。
圖7 潛艇高速通過RONA試驗場噪聲測量水聽器陣
德國Ashau淺水試驗場[9,10]深22m,布置了2組共9個水聽器。
圖8 德國Ashau淺水試驗場水聽器布置
挪威Heggenes水聲試驗場啊測量設施由5個水聽器組成，1個安裝在海底，4個分別安裝于南北2條水聽器陣上，北水聽器陣水深約380m,南水聽器陣處水深約200m,上下水昕器距離65m。上面的一對水聽器位于水下約20米處，下面的一對水聽器位于約90米處。
水聽器通過1500米長的光纜與岸上測試中心連接。南北陣間距約為226m,海底為淤泥。
展開 主動聲納工作原理如下：聲納系統一般是由發射機、換能器(水聽器)、接收機、顯示器和控制器等幾個部件組成，發射機用于產生需要的電信號，以便激勵換能器將電信號轉變為聲信號向水中發射，水聲信號若遇到水下目標便會被反射，然后以聲納回波的形式返回到換能器(水聽器)，換能器(水聽器)接收到后又將其轉變為電信號，電信號經接收機放大和各種處理，再將處理結果反饋至控制器或顯示系統，最后根據這些處理的信息可測出目標的位置，判斷出目標的性質等，從而完成聲納的使命。我們日常的海洋探測多利用主動聲納進行作業，主動聲納主要由聲納基陣、收發轉換器、接收機、指示器、發射器、定時中心以及控制同步設備等七個部分組成。
被動聲納工作原理如下：被動聲吶技術是指聲吶被動接收艦船等水中目標產生的輻射噪聲和水聲設備發射的信號，以測定目標的方位和距離。它由簡單的水聽器演變而來，它收聽目標發出的噪聲，判斷出目標的位置和某些特性，系統的核心部件是用來測聽目標聲波的水聽器。由于被動聲波技術在海水中只是單程傳播，特別適用于不能發聲暴露自己而又要探測敵艦活動的潛艇。
水聲換能器是聲納系統的重要部件，根據工作狀態的不同，可分為兩類：一類稱為發射換能器，它將電能轉換為機械能，再轉換為聲能;另一類稱為接收換能器，它將聲能轉換為機械能，再轉換為電能。實際應用中的水聲換能器兼有發射和接收兩種功能，現代聲納技術對水聲發射換能器的要求是：低頻、大功率、高效率以及能在深海中工作等特性。根據水聲學的研究，人們發現用低頻聲波傳遞信號，對于遠距離目標的定位和檢測有著明顯的優越性，因為低頻聲波在海水中傳播時，被海水吸收的數值比高頻聲波要低，故能比高頻聲波傳播更遠的距離，這對增大探測距離非常有益。
二、聲波的傳播影響因子
影響聲吶工作性能的因素除聲吶本身的技術狀況外，外界條件的影響很嚴重。
展開 
水聽器的最新內容
指向性
HBK水聽器提供出色的全指向聲學測量。單個水聽器在水中的方向指向如下所示：
指向性圖是在自由場條件下在水池中使用門控技術測量的。測試需要一個作為標準水聽器作為發射器和一個接受信號的未知水聽器。
</p><p><br></p><p>HBK傳感器類型從先進的傳聲器和水聽器，到力傳感器、力錘以及廣泛應用于振動測量的加速度計。</p><p>1</p><p><br></p><p><strong>七個關鍵事實和數據</strong></p><p><strong>SEVEN KEY FACTS & FIGURES</strong></p><p>1.
點擊這里，查看/下載完整文檔
傳感器系列：HBK提供廣泛的傳感器產品，包括傳聲器、水聽器、聲強探頭、加速度計等，適用于不同測試場景。每支傳感器均經過丹麥校準實驗室校準，附帶校準卡片和Mini-CD，包含頻響數據及不同條件下的修正曲線，擴展傳感器應用范圍。
</li></ul><p><br></p><ul><li><strong>改進的水聽器支持：</strong>支持用戶定義的dB參考，可以使用物理量作為選擇dB參考的條件。這使您可以進行區分，例如聲壓信號的μPa，和水聽器測量水下聲壓的μPa。
噪聲源識別方式：實時聲全息，局部映射和共形計算
通道數： 最小6×6×1；最大8×8×2
間距：25、30、35、40及50mm（尺寸取決于通道數和間距）
最大頻率：6kHz
網 格 陣 列
主要用途：室內
在靠近測試物體的穩態聲場進行測量時最常用的是一種常規的聲學傳感器點陣（傳聲器或水聽器）。
搭配機器人，可使測量點極為精確地嚙合在一起。
、水聲信號處理機、浮標主體和浮標底座組成，其中水聲信號處理機主要完成矢量水聽器接收信號的采集、存儲和處理，由浮標主體控制其工作策略。
為獲得目標船的水下輻射噪聲等級, 采用“多水聽器法”對目標船進行海上實測。該方法在艦艇水下噪聲測量中經常采用[10]。
采用多水聽器方法時, 可選取坐底式布放或船載布放進行測量, 分別如圖8和圖9所示。
1994年，美國的斯克里普斯海洋學研究所成功研制了世界第1個環境噪聲成像系統ADONIS，系統包含直徑3m的球面反射器，130個水聽器呈橢圓形陣列布置在焦面處，工作頻率在8kHz～80kHz。
圖6 典型單水聽器輻射噪聲測量方案
5.2 多水聽器測試系統
多水聽器測試系統任然釆用的是單水聽器測試方法，只不過更多的水聽器帶來了更加豐富的結果信息。
英國RONA試驗場測試區域約12km×4km,平均水深235米，配有8個噪聲測量水聽器和9個水下跟蹤水聽器。
4、輻射噪聲的測量
測量方法：讓被測船航行通過遠處的測量水聽器來實現測量。 按照測量水聽器、設施布放方式：固定式和活動式。 水聽器陣形式：潛艇和魚雷——深海(大于60米)、垂直陣；水面艦船——淺海(大于30米)、水平陣。
