声呐(纳)技术 ：第三章 声呐系统的定向方法课件.ppt

第三章 声呐系统的定向方法,声纳系统定向的基本原理最大值测向的基本原理相位法测向的基本原理振幅差值测向的基本原理相幅法测向的基本原理（了解）正交相关测向的基本原理,本章重点内容,七,声纳系统定向（测向）的基本原理最大值测向的原理与精度分析,本讲重点内容,七,一、声纳系统定向的基本原理,1）测定水下目标位置,七,七,一、声纳系统定向的基本原理,2）声纳系统定向的本质,测向方法与声学系统的结构有关。采用单个换能器、两个换能器或多个换能器阵元组成的系统，则可有不同的测向方法。然而不论采用何种具体方法测向，其本质上均有共同之处，都是利用声波到达水听器系统的声程差和相位差来进行声纳系统定向的本质,七,一、声纳系统定向的基本原理,3）简单的二元基阵定位原理,测量出反映声程差的时间差或相位差，就可测出目标方位,七,二、最大值测向,1）原理,由于换能器或基阵输出电压随目标的方位角的变化而变化，因而可以利用接收到的信号幅度达到最大时换能器或基阵的指向来测量目标方位。,七,二、最大值测向,1）原理,由于换能器或基阵输出电压随目标的方位角的变化而变化，因而可以利用接收到的信号幅度达到最大时换能器或基阵的指向来测量目标方位。,七,二、最大值测向,1）原理,由于换能器或基阵输出电压随目标的方位角的变化而变化，因而可以利用接收到的信号幅度达到最大时换能器或基阵的指向来测量目标方位。,七,二、最大值测向,2）优点,简单，利用人耳或视觉指示器均可判断最大信号幅度值，因而在分析其性能时，要和具体的指示器联系起来。,另一优点是利用人耳还可判别目标的性质，此外，由于人耳的特殊功能，使得在小信号噪声比下仍可判别目标的方位。,七,二、最大值测向,2）缺点,定向精度不高，这是由于声系统的指向性图有一定的宽度，而这一指向性在主轴附近随角度变化迟钝，致使目标方位的小变化引起的输出信号幅度变化不大,七,二、最大值测向,2）缺点,定向精度不高，这是由于声系统的指向性图有一定的宽度，而这一指向性在主轴附近随角度变化迟钝，致使目标方位的小变化引起的输出信号幅度变化不大,七,二、最大值测向,2）缺点,对多个目标的情况，这一方法显得无能为力。当存在多个目标时，常常利用多波束接收系统进行测向。,七,二、最大值测向,3）N元等间隔线阵的波束图,一个N元等间隔线阵的波束图为,其中,七,二、最大值测向,3）N元等间隔线阵的波束图,第一个零点处的角度为指向性半开角应满足,因此,当 因此,七,二、最大值测向,4）定向精度分析,最大值测向方法的测向精度，主要取决于声纳系统方向性主瓣的宽度、指示器的类型（听觉或视觉）、声系统转动装置的精度，以及声呐操作员的生理声学特性。,主瓣宽度,N元线阵,七,二、最大值测向,主瓣宽度,七,二、最大值测向,指示器类型,分析指示器所能感知的变化与方位角变化 之间的关系。,1.被动接收，听觉指示2.被动接收，视觉指示3.主动测向，视觉指示4.主动测向，听觉指示,七,二、最大值测向,1.被动接收，听觉指示,一般来说，人耳对声强是敏感的，而声强与声压的平方成正比，因而,故,声强的相对变化为,七,二、最大值测向,设人耳能觉察的（人耳的灵敏度）相对声强变化为,利用,即可有,七,二、最大值测向,代入后得,由此解得,一般人耳可感知0.10.2的相对声强变化，故有,七,二、最大值测向,解：,例，时，求测向精度？,因而测向精度,七,二、最大值测向,2.被动接收，视觉指示,由于视觉指示（如电表摆动、幅度大小显示）时，指示器仅指示相对声压变化，因而,解得,代入 后,一般人的眼睛可感知的相对电压幅度变化为0.050.1，故,七,二、最大值测向,3.主动测向，视觉指示,若用同一基阵发射和接收，则接收的信号电压 与成正比，即,与被动接收，听觉指示一致,一般人的眼睛可感知的相对电压幅度变化为0.050.1，故,因而可推知测向精度为,七,二、最大值测向,4.声纳操作人员的生理特性,听觉：,视觉：,七,作业,课后1、2,七,