水声功率放大器驱动水声换能器测试系统
水声阵列基础实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解水声阵列的基本原理和组成。
2. 掌握水声阵列的布设方法和数据采集技巧。
3. 学习水声信号的接收、处理和分析方法。
4. 培养实验操作能力和数据分析能力。
二、实验原理水声阵列是一种利用水声波进行信息传输和探测的设备。
它由多个水声换能器（接收器和发射器）组成，通过合理布设和信号处理，可以实现对水下目标的探测、定位和通信。
三、实验仪器与设备1. 水声换能器：发射器和接收器。
2. 水声信号处理器：用于信号接收、处理和分析。
3. 实验水池：用于模拟水下环境。
4. 数据采集设备：用于记录实验数据。
四、实验步骤1. 水声阵列布设a. 根据实验需求，确定阵列的形状和尺寸。
b. 将水声换能器按照设计要求布设在水池中。
c. 确保所有换能器之间的距离和角度符合实验要求。
2. 信号发射与接收a. 使用发射器向水池中发射水声信号。
b. 使用接收器接收水声信号。
c. 记录接收到的信号数据。
3. 信号处理与分析a. 对接收到的信号进行滤波、放大等预处理。
b. 使用相关分析方法计算信号之间的时间差和强度差。
c. 根据时间差和强度差计算目标的距离和方位。
4. 实验结果分析a. 分析实验数据，验证水声阵列的探测性能。
b. 对实验结果进行总结和讨论。
五、实验结果与讨论1. 实验结果通过实验，成功布设了水声阵列，并接收到了水声信号。
通过信号处理和分析，得到了目标的距离和方位信息。
2. 讨论a. 实验结果表明，水声阵列可以有效探测水下目标。
b. 实验过程中，信号噪声对探测结果有一定影响。
c. 需要进一步优化水声阵列的布设和信号处理方法，以提高探测精度。
六、实验总结1. 通过本次实验，掌握了水声阵列的基本原理和实验方法。
2. 学会了水声信号的接收、处理和分析技巧。
3. 提高了实验操作能力和数据分析能力。
七、参考文献[1] 张三，李四. 水声阵列技术[M]. 北京：科学出版社，2018.[2] 王五，赵六. 水声信号处理与应用[M]. 北京：国防工业出版社，2019.[3] 李七，刘八. 水声探测技术[M]. 北京：电子工业出版社，2020.第2篇一、实验目的1. 理解水声阵列的基本原理和组成。
02-4 水声设备上应用 压电水声换能器 声纳CH-EN--取消
八、压电在声纳系统中应用Sonar for detection声纳，是英语“声导航和定位”的缩写。
利用水下声波的传播的规律进行水中目标的观察和通讯的系统成为声纳系统。
声纳系统应在民用方面有测深仪器、多波束深仪器，海底底层剖面仪和多普勒导航声纳等，在军事上，舰用主动、被动声纳，拖拽可变深度声纳、拖拽线列声纳、直升飞机吊放声纳、定位、跟踪、浮标声纳等等。
压电声纳在两次世界大战和民用方面，发挥了重要作用。
Sonar is short for “Sound Navigation And R anging”. The system that utilizes the propagating laws of underwater sound wave to observe and communicate the target in water defines as sonar system. For civil use, it covers sounding apparatus, multi-beam deep instrument,ocean bottom profiler and Doppler navigation sonar etc. For military use, it covers active and passive sonar used in warship, towed variable-depth sonar, towed array-liner sonar, helicopter-dunked sonar, fixed sonar, tracking sonar and sonobuoy etc.最早使用于鱼群探测仪的郎之万型换能器，是外径为60 mm,，厚度为5mm的压电陶瓷片与厚度为14 mm的两个钢柱粘结而成的，重量约为700克，谐振频率为50KHz。
当把它作为发射、接收换能器使用时，其实际结构图如图2所示。
水声材料高频声学性能测量系统
应频 率点 数据 ，根据 公式 （ ）和 （ ）分 别计算 该 １ ２ 频 率点处 水声材 料 的反射 系数和 回 声降低 。
反系： ｛ 射数 （＝ ）
回声降低：Ｅ （ ） ２ ｌ ｒ ） Ｒ ｆ ：一 ０ｇ （ Ｊ ｆ
．
图 １测 量 系 统 组 成 框 图
信 号发 生器接 收计算 机 设定 的发射信 号数据 ，
由高频 功率 放大器 驱动 发射 换能器 发射 声波 ；水听
水上 和水 下两部 分组成 。水 上部 分包括 测量 电子仪 器和 升 降回转机 构控制 器 。电子 部分发 射系 统 由信 号发 生器 与高频功 率放 大器组 成 ；接 收系统 由数字 示波 器 、滤波 器 、前 置放 大器 组成 ；控 制系统 由计
器 接 收信 号 ，经 由前 置放 大器 、滤 波器调 理后输 入 到数字 示波器 ，最 终传输 到计算机 中。计算机程 序 控制信 号发 生器 、滤 波器 和数字 示波器 ，测量信 号
算机、升降回转装置及控制驱动器组成。两路升降 回转机 构行车 分别用 于定位 发射 换能器 和接 收水 听
吸声 系数等 ，这 些参数 除与材 料 的 内部 组织和 结构 有关外 ，还 与材 料 的厚度 和形状 有 关…。 目前 ， 国 内测量 这 两类参 数 的装 置 主要有 ：声管【、压力 罐 ２ 】
和 自由场水池 。声管 的 内径 有 限，可测 的频率 范 围 受到 限制 ，通 常在几 十千赫 以内使用 。此外 ，样 品
待测样 品尺寸为 ４０ｍ ５０ ０ ｍ￣０ ｍｍ。
的尺寸较 小 ， 直径 与管子 内径相 同， 不均 匀材料 ， 对
尤其 是 带 有 横 向不均 匀 性 的 材 料 或 构件 的性 能 参
AUTOM-1型高速水声换能器自动测量系统简介
AUTOM-1型高速水声换能器自动测量系统简介1 概述AUTOM-1型高速水声换能器自动测量系统可以测量水声换能器的接收灵敏度、发送响应、指向性图、阻抗和指向性指数等参数，系统的最大特点是采用了多频率指向性图同步测量技术，测量速度快、自动化程度高，测量速度能达到常规系统的20倍左右，能在3分钟的时间内完成30个频率接收灵敏度(或发送响应)和11个频率指向性图的测量，每个频率指向性图的测量角度为0°～360°(角度分辨率为1°)。
该系统可以大幅提高水声换能器声学参数测试的效率，为水声换能器研制、生产、测试、计量等单位带来很好的经济效益。
2 系统主要功能及指标1)测量参数：接收灵敏度、发送响应、指向性图、声源级、阻抗等；2)测量频率范围：2kHz～160kHz(可以扩展到500Hz～1MHz)；3)电子设备测量误差：≤0.2dB；4)换能器旋转一周能同时测量11个频率指向性图（指向性图的测量角度：0°～360°，分辨率：1°）；5)测量30个频率接收灵敏度(或发送响应)和11个频率指向性图的测量时间可根据需要设定，设定范围：2分钟～1小时；6)测量结果采用数据文件的形式存储在计算机硬盘上，一个数据文件同时包含全部测量参数及测量时的信号波形；7)打开数据文件可以查看各种测量参数及信号波形，也可以将测量结果打印输出到A4纸上；8)可以自动判读波束宽度、每个角度上的响应值、指定角度内的响应起伏、指向性指数等参数。
3 系统组成及原理AUTOM-1型高速水声换能器自动测量系统主要由信号处理设备、PC计算机、回转装置、信号功率放大器和测量软件组成，系统的实物照片见图1，其中， PC计算机、回转装置和功率放大器是通用的产品，可以根据需要选购任何公司的产品，也可以利用原有的产品，最大限度地节约投资。
图1 AUTOM-1型高速水声换能器自动测量系统实物照片测量软件运行在PC计算机上，PC计算机的操作系统为WINDOWS，测量软件通过PC计算机控制信号处理设备，严格按照测量时序产生各种频率的激励信号，经过功率放大器放大后，激励发射换能器输出测量所需的水声激励信号，同时按照测量时序检测标准水听器或接收换能器接收到的水声信号，经过信号处理和计算，自动完成各种参数的测量，并将测量结果用数值及图形的方式实时显示在软件界面上。
测量用水声换能器-精品文档
②标准水听器每年应经计量部门检定一次。
③检查水听器的绝缘电阻时，试验电压不小于100v。 ④注意存放环境，用完后妥善保管。 ⑤选用低分布电容电缆。
2.水声发射换能器
（1）分类
同水听器。
（2）发射器介绍
（3）参数：
① 发射换能器发送响应
② 发射换能器指向性 ③ 发射换能器电阻抗 ④ 输入电功率、发射声功率和电声效率
一、二级标准水听器声学性能指标
灵敏度
• 指在水听器输出电缆末端测得的声压灵敏 度或自由场低频灵敏度。 • 按照国家标准规定用于1Hz~100kHz频率 范围的压电型标准水听器（以下同）： • 一级： 不低于-205dB(0dB re 1v /μ Pa) • 二级： 不低于-210dB（0dB re1v/μ Pa）
灵敏度校准及其准确度
• 低频段应用国标GB4130-84中规定的一级校准方法进 行校准，其校准准确度优于±0.5dB；高频段应用国标 GB3223-82中规定的互易法进行校准，其校准准确度 应优于±0.7dB。
• 低频段应用国标GB4130-84中规定的二级校准方法进 行校准，其校准准确度优于±1.0dB；高频段应用国标 GB3223-82中规定的比较法进行校准，其校准准确度 应优于±1.5dB。
在参考方向上（通常指声轴向）远场中某点的声强（或声
压有效值平方）与相同距离上各方向的声强平均值（或声压有
效值平方的平均值）之比为发射指向性因数，此比值的分贝数 称为发射指向性指数。
输入电功率、发射声功率和电声效率
指向性
一级：
水平指向性：在最高使用频率下的-3dB波束宽度应大于300，在 选定方向（或主轴）±50的范围内灵敏度变化应小于±0.2dB。 垂直指向性：在最高使用频率下的-3dB波束宽度应大于150，在
一种适用于水下声发射机的功率放大器
第16卷 第2期1997年6月 海 洋 技 术O CEAN T ECHNOLO GYV o l.16,N o.2June,1997一种适用于水下声发射机的功率放大器粘宝卿 黄衍镇(厦门大学,361005)摘 要本文介绍一种用于浅海话音通讯、图象视频传输的功率放大器。
采用大功率VM O S场效应管作为功率输出级,电路简单、低压供电、输出的功率大、频响宽、工作安全稳定可靠。
可供同行借鉴。
1 问题的提出我们知道,在海洋信道中对话音通讯、图象视频传输的要求,除了要满足一定的作用距离外,还要求接收到的话音信号应该是听得清楚,而不是含混不清楚,接收到的图象信号应是清晰可辨的,而不是模糊失真的。
造成话音通讯、图象传输的失真和模糊的原因是多方面的,也是复杂的,其中主要有海洋声信道的时—空—频变化,多途效应及噪声干扰等,特别是浅海声信道的多途效应对水中话音通讯、图象传输的影响更加严重。
在这类设备的研制中,必须寻找抗多途效应的有效措施,这包括发射端对信息的调制方式及接收端对信号的检测方法。
由于话音,图象信息的调制信号都具有一定的频带宽度,因而对这类水下声发射机的设计就提出更全面的要求,不仅要有足够大的功率,以便将信息发送到足够远,而且要选取适合于海洋信道中传输的调制方式,同时还要考虑已调制信号的功率放大器,其输出要有足够宽的频率响应。
否则,在接收端就难以检测出清晰的、不失真的话音或图象信息。
如果功率放大器没有足够宽的频带,放大器对信号的不同频率分量的放大倍数大小不同,将引起频率失真,放大器对信号的不同频率分量产生不同的相移,将引起相位失真。
所以对功率放大器的设计,首先是对功放管的选择是十分重要的,它必须是具有足够大的动态范围和较理想的线性特性的器件。
2 选用VM O S场效应管在研制用于水下话音通讯、图象视频传输的声发射机的功率放大器中,我们采用N沟道增强型VM O S场效应大功率管(S MW70N10)作为功放。
水声换能器测量规程
水声换能器测量规程全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：水声换能器是一种用于测量水下声音并将其转换为电信号的设备，常用于海洋科学研究、水声通信、海洋资源勘探等领域。
水声换能器的测量精度直接影响到数据的准确性和可靠性，在进行水声换能器的测量过程中需要严格遵守一定的规程，以确保测量结果的准确性。
本文将介绍一份关于水声换能器测量规程的具体内容，希望能够帮助读者了解水声换能器测量的主要步骤和注意事项。
一、测量前的准备1. 确定测量的目的和测量范围，明确需要测量的参数和技术要求。
2. 准备好水声换能器以及相关的测量设备和配件，确保设备能够正常工作。
3. 对测量地点进行认真的现场勘测，了解水声环境、水声传播特性等相关信息。
4. 对测量人员进行培训，确保他们熟悉水声换能器的使用方法和操作规程。
二、测量过程的实施2. 将水声换能器置于需要测量的位置，调节传感器的方向和角度，确保能够准确接收水下声音信号。
3. 开始进行测量，记录下测量开始时间和测量参数等相关信息。
4. 在测量过程中要及时调整水声换能器的位置和参数，确保测量数据的准确性。
5. 测量结束后，停止测量并记录下测量结束时间，保存测量数据并进行分析。
三、测量结果的处理和分析1. 对测量数据进行处理和分析，计算出所需的参数和结果。
2. 对测量结果进行比对和验证，确保结果与实际情况一致。
3. 将测量结果进行归档和备份，以备日后查看和参考。
四、注意事项和安全措施1. 在进行测量时要注意保护水声换能器和相关设备，避免碰撞和损坏。
2. 在测量地点要注意安全，避免发生意外和事故。
3. 在测量过程中要保持仪器的稳定性，避免数据误差。
4. 在遇到问题和困难时要及时与专业人员沟通，寻求帮助和解决方案。
水声换能器测量规程是保证测量准确性和可靠性的重要措施，只有严格遵守规程，才能够得到准确的测量结果。
希望本文能够对读者在进行水声换能器测量时有所帮助，提高测量工作的效率和质量。
【2007字】第二篇示例：水声换能器是一种将水中的声波信号转换为电信号的装置，广泛应用于海洋科学研究、海洋勘测、水声通信等领域。
水声换能器功放与匹配电路的设计
水声换能器功放与匹配电路的设计作者：王伟李锦华来源：《电子技术与软件工程》2018年第17期摘要由于D类功放输出需采用低通滤波器消除高频信号，恢复声音信号因为水声换能器为容性负载，会导致无功功率增大，所以必须要进行匹配电路设计。
进行匹配电路设计可降低换能器无功功率，将功放效率大幅度提升，可促使水声换能器高效稳定运行。
【关键词】功放匹配电路阻抗相位1 水声功放概述水声功放不论是在军事领域还是在民用领域，都发挥着极其重要的作用。
可广泛应用于水声系统测试、海洋资源探测、地形地貌扫描、渔业探测、航道规划以及码头垃圾清理等民用技术领域。
水声功放的最大作用就是可以将信号功率放大，驱动水声换能器将电信号转换为声信号，与此同时向水里面辐射出充足能量的声信号。
伴随科技的持续发展与进步，功放已经从一开始的电子管功放逐步发展到二代晶体管功放，接着发展到了场效应晶体管功放，最终发展到了数字功放，数字功放还被叫作D类功率放大器。
在这之中，前面三个功放属于线性模拟功放，而后面一个功放属于数字开关功放。
2 D类功放的基本原理简单地说，所谓的D类功放实际上还被称之为数字功率放大器，这种功放是由三个部分构成的，PWM调制对比，输出滤波与功率放大。
好的D类功率放大器效率能够达到百分之百，在现实运用过程中可达到90%的效率，而AB类功放效率就相对比较低了。
（1）调制器，仅仅需采用一只运放组成比较器就能够做好。
（2）D类功率放大器，是一个脉冲控制大电流开关放大器，将比较器输出的PWM信号转换为大电流与高电压大功率PWM信号。
（3）需将大功率PWM波形里面的声音信息恢复，就需要采用低通滤波器。
可是，因为这个时候电流较大，RC结构低通滤波器电阻会消耗能源，无法使用，需要运用LC低通滤波器。
3 设计水声换能器匹配电路分析3.1 匹配方法通常而言，水声换能器谐振频率范畴以内，换能器等效模型可通过等效电路来展示：并联电路的构成是一个静态电容C2与串联支路。
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水声功率放大器驱动水声换能器测试系统
声波是已知的唯一能够在水中远距离传播的波动，在这方面远比电磁波(如无线电波、光波等)好，因此声波是目前水下通信的主要手段。
水声通信中的一个关键设备就是水声换能器，它是发射和接收水中声信号的装置。
应用最广泛的是电声转换的水声换能器，即转换电能为水中声能的水声发射器，以及转换水中声能为电能的水声接收器(即水听器)。
显然，换能器的性能将直接影响到水声通信的质量。
水声换能器测试系统：信号发生器、水声功率放大器、测量放大器、带通滤波器及绘图仪等。
测试原理：
通过信号发生器给功率放大器提供一个激励信号（正弦波），功率放大器将特定频率和幅度的信号送给水下的发射换能器，将电信号转换为声信号；声信号通过喇叭有方向性向水下传播，待测换能器在一定距离远处做匀速的水平转动，在各个角度接收声信号并转换成电信号；测量放大器接收从换能器传输过来的电信号，经带通滤波器过滤后送给绘图仪打印角度－幅度的测试曲线。
功率放大器输出功率要求100W，频率2KHz-200KHz，信号发生器输出电压幅度只有10Vp-p，接上功率放大器ATA-4051，输出电压达到了310Vpp，功率最大218Wp，频率范围是DC-500KHz，完全满足驱动测试需求，可直接进行驱动水声换能器。