水声功率放大器在声压嵌套阵辐射噪声中的应用-电子发烧友网

实验名称：波导环境下矢量/声压嵌套阵辐射噪声测量验证实验

研究方向：水下航行器辐射噪声测量精度问题。鉴于我国海域波导环境对测量的影响，分析常用噪声测量方法在不同波导环境下的测量结果，重点探讨波导环境对辐射噪声测量的影响，并定量研究不同方法在该环境下的测量误差情况。

实验目的：验证基于声压嵌套阵的恒定波束形成技术对宽带信号的不失真输出能力、对比矢量嵌套阵与声压嵌套阵在波导环境下的噪声测量精度差异、分析功率放大器在声源激励系统中的信号保真性能。

测试设备：信号源、功率放大器ATA-L6B、柱形声源、垂直线阵、程控滤波放大器、数据采集系统、消声水池

实验过程：通过ATA-L6B功率放大器将2000-3000Hz线性调频信号放大，驱动定制柱形声源在消声水池中辐射声场；将声源与12元垂直线阵平行布放于5m水深（水平间距4m），采用刚性支架固定功率放大器以抑制振动干扰；通过Pulse数据采集分析仪(B&K3660-D)以50kHz采样率同步采集阵列声压信号，经PFI28000程控滤波放大器（200-4000Hz带通）抑制环境噪声；基于时延补偿算法重构声场波束形成输出，结合FFT谱分析与矢量/声压嵌套阵的时频特性对比，量化验证恒定波束形成技术在波导环境中的宽带保真度与空间增益性能。

图1实验系统的原理框图

(a)柱形声源实物图(b)柱形声源布放实物图

图2试验柱形声源

(a)垂直线阵实物图(b)垂阵线阵布放实物图

图3试验垂直线阵

实验结果：本研究通过消声水池波导环境下的声场激励与垂直线阵测量实验，系统验证了矢量/声压嵌套阵的宽带信号保真性与空间增益性能。实验表明，声压嵌套阵在2000-3000Hz频段内实现16.9dB空间增益（误差<0.5dB），输出信号与源信号相关系数达0.92，验证恒定束宽技术对宽带线性调频信号的无失真重构能力；矢量嵌套阵通过振速分量解算进一步抑制多途干扰，单水听器测量误差从3.2dB降至1.1dB，信噪比额外提升6dB。功率放大器在驱动120dB@1m声压级时总谐波失真（THD）<0.8%，保障了声源激励的稳定性和相位一致性。该成果为水下目标辐射噪声高精度测量提供新方法，可应用于舰船声纹识别、水下通信声场监测等场景，突破传统单水听器在复杂声场中动态范围不足、抗干扰能力弱的瓶颈。