海底散射系数测量系统构成及水声信号源研制的中期报告

海底散射系数测量系统构成及水声信号源研制的中期报告海底散射系数测量系统构成及水声信号源研制的中期报告一、背景介绍海洋作为一个多彩多姿的生态系统，一直被人们所关注，也被广泛地利用。海洋资源的开发和利用需要大量的数据支撑和科学指导。海底散射系数是研究海洋水声传播的一个非常重要的参数，直接影响到水声信号的传输距离和质量。因此，研究海底散射系数具有重要的理论意义和实际应用价值。目前，国内外学者已经开展了大量的研究工作，发展了各种不同的测量方法和装置，其中最为常用的方法是通过发射声源，利用水声回波测量海底散射系数。但是，受限于水声信号源的发展和制约，在实际应用中仍面临一些问题。因此，本文研究的重点即为研制一种高性能的水声信号源，旨在提高海底散射系数测量系统的精度和可靠性。二、系统构成海底散射系数测量系统主要由声源、接收装置和数据处理系统三个部分组成。（一）声源声源是系统的核心部件，其发射的水声信号直接影响到系统的测量精度。在国内外已有的研究中，常用的声源主要有激光、磁铁式和压电式等。本文采用的是压电式声源，主要原因是它有精度高、频率范围广、调制方式灵活等优点。（二）接收装置接收装置主要由水声接收阵列、信号前置放大器、数据采集卡等组成。水声接收阵列的作用是接收声源发出的水声信号，信号前置放大器将其放大后传输给数据采集卡。由于海底散射系数的测量需要较高的频率分辨率和宽带性能，因此需要选择高性能的水声接收阵列。（三）数据处理系统数据处理系统主要由计算机及相应的软件组成。计算机的主要作用是对接收到的信号进行采集、存储和处理，根据处理结果测算出海底散射系数。进行数据处理时需要注意噪声的影响，需要进行有效的降噪处理，以提高测量精度。三、水声信号源研制（一）声源的设计本文采用的是圆筒形压电式水声源。其主题结构如下图所示：其中，压电陶瓷垂直安装在圆柱壳内，圆柱壳的外侧布有多条压电陶瓷补偿片，其目的是使输出信号的振幅以及相位为圆柱体表面的均匀分布。（二）声源的制造1.制造压电陶瓷模具首先，需要制造压电陶瓷模具。该模具的主体为四边形棱锥体，其底部为直径5cm的圆形。将样品粉末注入模具中，并进行压制和烧结处理，制备出约10mmx10mmx20mm的标准化陶瓷样品。2.制备圆柱壳其次，制备圆柱壳。将压电陶瓷垂直装在圆柱壳内，并进行二次定位校准，进一步提高声源的稳定性。3.制造压电陶瓷补偿片最后，制造压电陶瓷补偿片。将样品粉末填入模具中，进行压制和烧结处理。制成约1mm厚的补偿片，并周边进行加工，精确控制外径和厚度。制成约10mmx40mmx1mm大小的陶瓷补偿片。（三）声源性能测试完成声源的制造后，需要进行性能测试来验证声源的稳定性和准确性。测试选择位于5m深度水下的试验场进行。测试结果表明，本文设计并制造的声源具有较高的稳定性和准确性，适用于海底散射系数测量。四、总结本文介绍了海底散射系数测量系统的构成及水声信号源的研制。声源作为系统的核心，对系统的测量精度起到了决定性作用。通过采用压电陶