一种三维组合式水听器

摘要

本发明涉及水听器领域，具体涉及一种具有同步共点测量声压、质点振速和振速一阶空间偏导数能力的三维组合式高指向性水听器。三维组合式水听器，包括二维矢量水听器、声压水听器、刚性框架，二维矢量水听器悬挂于刚性框架的中心位置，声压水听器固定于刚性框架的中心位置，矢量水听器两两对称分布在声压水听器的两侧。本发明仅利用六只二维矢量水听器和一只声压水听器就可以完整测量水下平面波声场中的声压、质点振速和振速空间一阶偏导数，能够完整测量声压、质点振速和振速空间一阶偏导数的全部分量，结构简单，指向性更为锐化。

主权项

一种三维组合式水听器，包括二维矢量水听器、声压水听器、刚性框架，其特征在于：二维矢量水听器悬挂于刚性框架的中心位置，声压水听器固定于刚性框架的中心位置，矢量水听器两两对称分布在声压水听器的两侧，所述二维矢量水听器为6个，声压水听器为1个，声压水听器位于直角坐标系原点位置，二维矢量水听器两两分别对称分布在原点两侧的x轴、y轴和z轴上；第一二维矢量水听器(1)、第二二维矢量水听器(2)对称分布于x轴坐标原点的两侧，敏感轴向为x、z轴；第三二维矢量水听器(3)、第四二维矢量水听器(4)对称分布于y轴坐标原点的两侧，敏感轴向为x、y轴；第五二维矢量水听器(5)、第六二维矢量水听器(6)对称分布于z轴坐标原点的两侧，敏感轴向为y、z轴，中心位置的声压p由中心位置的声压水听器测得，三个振速分量u_x、u_y、u_z由每个轴向上的两只矢量水听器测量求均值得到，九个振速空间一阶偏导数分量由每个轴向上的两只矢量水听器经过有限差分得到近似值；声压、质点振速以及振速空间一阶偏导数的组合指向性函数为其中w_p、w_x、w_y、w_z、w_xx、w_yy、w_zz、w_xy、w_xz、w_yz为任意加权系数，θ为入射平面波在直角坐标系xoy平面与x轴的夹角，称为水平方位角，为入射平面波与直角坐标系z轴的夹角，称为俯仰角，a、b、c分别为三个振速分量u_x、u_y、u_z的归一化指向性函数，a²、b²、c²分别为的归一化指向性函数，ab为和的归一化指向性函数，ac为和的归一化指向性函数，bc为和的归一化指向性函数，三维组合式水听器的指向性指数为：其中，θ₀为指向性极大值方向在直角坐标系xoy平面与x轴的夹角，为指向性极大值方向与直角坐标系z轴的夹角，为归一化组合指向性函数。