實驗名稱：波導環境下矢量/聲壓嵌套陣輻射噪聲測量驗證實驗

研究方向：水下航行器輻射噪聲測量精度問題。鑒于我國海域波導環境對測量的影響，分析常用噪聲測量方法在不同波導環境下的測量結果，重點探討波導環境對輻射噪聲測量的影響，并定量研究不同方法在該環境下的測量誤差情況。

實驗目的：驗證基于聲壓嵌套陣的恒定波束形成技術對寬帶信號的不失真輸出能力、對比矢量嵌套陣與聲壓嵌套陣在波導環境下的噪聲測量精度差異、分析功率放大器在聲源激勵系統中的信號保真性能。

測試設備：信號源、功率放大器ATA-L6B、柱形聲源、垂直線陣、程控濾波放大器、數據采集系統、消聲水池

實驗過程：通過ATA-L6B功率放大器將2000-3000Hz線性調頻信號放大，驅動定制柱形聲源在消聲水池中輻射聲場；將聲源與12元垂直線陣平行布放于5m水深（水平間距4m），采用剛性支架固定功率放大器以抑制振動干擾；通過Pulse數據采集分析儀(B&K3660-D)以50kHz采樣率同步采集陣列聲壓信號，經PFI28000程控濾波放大器（200-4000Hz帶通）抑制環境噪聲；基于時延補償算法重構聲場波束形成輸出，結合FFT譜分析與矢量/聲壓嵌套陣的時頻特性對比，量化驗證恒定波束形成技術在波導環境中的寬帶保真度與空間增益性能。

圖1實驗系統的原理框圖

(a)柱形聲源實物圖(b)柱形聲源布放實物圖

圖2試驗柱形聲源

(a)垂直線陣實物圖(b)垂陣線陣布放實物圖

圖3試驗垂直線陣

實驗結果：本研究通過消聲水池波導環境下的聲場激勵與垂直線陣測量實驗，系統驗證了矢量/聲壓嵌套陣的寬帶信號保真性與空間增益性能。實驗表明，聲壓嵌套陣在2000-3000Hz頻段內實現16.9dB空間增益（誤差<0.5dB），輸出信號與源信號相關系數達0.92，驗證恒定束寬技術對寬帶線性調頻信號的無失真重構能力；矢量嵌套陣通過振速分量解算進一步抑制多途干擾，單水聽器測量誤差從3.2dB降至1.1dB，信噪比額外提升6dB。功率放大器在驅動120dB@1m聲壓級時總諧波失真（THD）<0.8%，保障了聲源激勵的穩定性和相位一致性。該成果為水下目標輻射噪聲高精度測量提供新方法，可應用于艦船聲紋識別、水下通信聲場監測等場景，突破傳統單水聽器在復雜聲場中動態范圍不足、抗干擾能力弱的瓶頸。

圖4不同聲速梯度下噪聲測量結果

圖5不同海底參數下噪聲測量結果

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圖：ATA-L系列水聲功率放大器指標參數

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審核編輯 黃宇