應用案例

【概述】

天津大學研究團隊使用ATA-L4HF水聲功率放大器，搭建水下聲光波束實驗系統。

實驗名稱：水下聲光波束形成方法實驗驗證

研究方向：激光水聲傳感，激光實體孔徑擴展

實驗內容：水下聲光波束形成方法（AODB）利用激光對聲信號的連續積分代替傳統陣列結構有限換能器數量的離散求和，從根本上解決了波束形成的空間混疊問題。為了驗證這一特性，在消聲水池進行20kHz-80kHz的波束形成實驗。通過與傳統陣列結構波束形成方法在MSL和Resolution方面的實驗對比分析，驗證AODB方法的有效性和先進性。

測試設備：ATA-L4HF水聲功率放大器，信號發生器，水聽器，示波器，換能器等。

實驗過程：

圖1：實驗原理和實物圖

1、實驗在20m×10m×8m（消聲系數≥98%，>2kHz聲波）的消聲水池中開展，將聲光波束形成系統置于距聲源12米處，接收水聲信號并輸出計算處理；

2、水聲信號由示波器發生，經AigtekATA-L4HF水聲功率放大器放大，分別驅動CT30（20-40kHz）和CT60（40-80kHz）換能器發射指定頻率的水聲信號，模擬水下聲源。

2、18個RHSM-10水聽器組成30mm間距線陣列，構成常規波束形成系統，在相同位置采集水聲信號，并進行波束形成計算處理；

4、分析AODB和傳統波束形成采集到的20kHz-80kHz水聲信號，繪制二維波束形成圖。同時分析兩種方法的分辨率和最大旁瓣電平（MSL）。

實驗結果：

圖2：波束形成技術的分辨率和最大旁瓣級對比圖

通過角分辨率（通常定義為主瓣的-3dB寬度）和最大旁瓣級（MSL）對AODB和DSB技術的定量性能進行了評估。角分辨率表征區分兩個聲源所需的最小角間距，而最大旁瓣級（定義為主瓣與最高旁瓣之間的電平差）則反映了虛假聲源對定位精度的影響程度。通過仿真和消聲水池實驗，對這兩種波束形成技術的分辨率和最大旁瓣級進行了對比分析。結果如上圖所示。

圖（a）中，在仿真條件下，當聲源位于0°時，AODB和DSB的分辨率幾乎相同。然而，當聲源角度為30°和60°時，DSB的分辨率顯著下降。

圖（b）中，當信號頻率超過50kHz時，AODB的最大旁瓣級保持極低水平，表明其在抑制空間混疊方面具有很強的能力。相比之下，DSB的最大旁瓣級接近0dB，導致因空間混疊而定位失敗。

圖（c）和圖（d）呈現了在消聲水池中獲得的實驗結果，其中環境噪聲和反射更為顯著。盡管如此，AODB的性能仍然優于DSB。通過采用基于激光束的傳感，AODB實現了連續的、無限孔徑的陣列。與傳統水聽器陣列中的離散求和不同，AODB沿激光束路徑對聲場進行連續積分，從而從根本上解決了空間混疊。

安泰放大器在此應用中的產品優勢：

一、高電壓與大功率輸出能力——驅動換能器產生高強度水聲信號，保障聲場傳播效果

二、寬頻帶與平坦響應——精準匹配換能器工作頻段，保障全頻段激勵一致性

三、低失真與高輸出穩定性——保障實驗的激勵一致性

【推薦產品】：ATA-L系列水聲功率放大器

圖：ATA-L系列水聲功率放大器指標參數

本文實驗素材由西安安泰電子整理發布。Aigtek已經成為在業界擁有廣泛產品線，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。西安安泰電子是專業從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測試儀器研發、生產和銷售的高科技企業。如想了解更多功率放大器等產品，請持續關注安泰電子官網m.fjiakun.cn或撥打029-88865020。

原文鏈接：http://m.fjiakun.cn/news/4794.html