在海洋探測(cè)中，聲波是目前已知的唯一能在水下遠(yuǎn)距離傳播的能量形式，在水下定位和通信中有著廣泛應(yīng)用。利用水聲進(jìn)行海洋探測(cè)時(shí)，主要依靠壓電效應(yīng)進(jìn)行“電—壓—聲”的能量轉(zhuǎn)換進(jìn)行發(fā)射，以聲波的形式在海洋中進(jìn)行探測(cè)，然后以壓電效應(yīng)進(jìn)行“聲—壓—電”的能量轉(zhuǎn)換，最終對(duì)接收到的電信號(hào)進(jìn)行處理分析。與壓電換能器相比，激光成陣相對(duì)容易，激光束所占用空間比較小，且不存在隨聲波頻率而變化的換能器尺寸變化問(wèn)題，這也源自激光對(duì)聲波的高響應(yīng)帶寬優(yōu)勢(shì)。換言之，激光陣列可實(shí)現(xiàn)于一個(gè)相對(duì)小的孔徑，再結(jié)合激光對(duì)聲波相位的高分辨捕獲能力，一個(gè)小孔徑激光陣列可替代傳統(tǒng)大孔徑的壓電換能器陣列，實(shí)現(xiàn)水下目標(biāo)細(xì)節(jié)運(yùn)動(dòng)的跟蹤。

　　安泰電子ATA-4000系列高壓功率放大器，可以提供最大3MHZ，310Vpp交流電壓，可驅(qū)動(dòng)水聲換能器構(gòu)建實(shí)驗(yàn)環(huán)境，再調(diào)節(jié)頻率觀察不同頻率下的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

　　實(shí)驗(yàn)名稱：基于聲光傳感原理的水下目標(biāo)定位跟蹤方法及實(shí)驗(yàn)研究

　　實(shí)驗(yàn)原理：

　　多個(gè)水聲換能器在空間中排列成一定的形狀，在被動(dòng)或主動(dòng)模式下接收水下聲場(chǎng)的輻射能。由于聲波到達(dá)不同水聲換能器子陣列的時(shí)間和角度不同，接收到的水聲信號(hào)信息不同。通過(guò)對(duì)水聲信號(hào)進(jìn)行處理，可得到時(shí)延、波達(dá)方向等信息，進(jìn)而估計(jì)出相應(yīng)的空間位置坐標(biāo)、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)、目標(biāo)個(gè)數(shù)等。

　　實(shí)驗(yàn)框圖：

　　實(shí)驗(yàn)實(shí)拍圖：

　　實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

　　信號(hào)發(fā)生器發(fā)射5個(gè)脈沖激勵(lì)信號(hào)，工作頻率設(shè)置為500kHz，信號(hào)發(fā)生器激勵(lì)的峰峰值為1V，通過(guò)ATA-4051C功率放大器完成對(duì)于信號(hào)的放大，功率放大器倍數(shù)為100倍，激勵(lì)水聲換能器工作。當(dāng)激光束穿過(guò)由水聲換能器產(chǎn)生的聲場(chǎng)時(shí)，發(fā)生Raman-Nath衍射，光電探測(cè)器在此情況下接收0級(jí)光及其一側(cè)的衍射光。光電探測(cè)器與數(shù)據(jù)采集儀相連。水缸底部布滿消聲尖劈，以消除反射聲波的影響。衍射光振幅與入射角度有關(guān)，當(dāng)入射光和聲場(chǎng)垂直時(shí)，衍射光強(qiáng)最大。利用換能器夾持裝置調(diào)整換能器俯仰角度，可使聲場(chǎng)與光束相互垂直，提高衍射效率。

　　應(yīng)用方向：軍事領(lǐng)域、海洋科學(xué)研究

　　應(yīng)用場(chǎng)景：水下目標(biāo)的追蹤與定位、海洋探測(cè)、水下考古、水下工程、水下救援、水下軍事、水下通信與導(dǎo)航

　　產(chǎn)品推薦：

　　圖：ATA-4000系列高壓功率放大器指標(biāo)參數(shù)

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