仪器仪表学报

作者：王全增，封 皓，沙 洲，赵云峰

单位：王全增,1. 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,,封 皓,1. 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,,沙 洲,1. 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,,赵云峰,2. 国家管网集团北方管道公司技术支持中心,

关键词：气泡泄漏;水听器阵列;五元立体阵;三维定向

基金：国家重点研发计划(2022YFC3203802)项目资助

本文提出一种利用立体五元水听器阵列对水下泄漏气泡进行三维定向的方法。首先,通过理论分析和仿真研究了四元平面阵、五元平面阵和五元立体阵定向误差与时延、声速和声源位置的关系,对比了3种阵列的定向误差,结果表明五元立体阵不受声速误差影响,受到时延误差和声源位置影响较小,定向效果最好。搭建阵列半径20cm的水听器阵列在水箱中进行实验,使用四元平面阵和五元立体阵采集4个位置的气泡声信号,以声信号第一个波峰作为声音首次到达时间参考点来计算时延,对每个位置进行10次方向估计,实验结果显示两种阵列方位角估计精度相近,五元立体阵俯仰角估计效果优于四元平面阵,方位角和俯仰角的平均定向误差在4°以下,与理论分析相符。因此,五元立体水听器阵列能够估计不同位置泄漏点的方位角和俯仰角,在水下环境中可以实现基于气泡声信号漏点定向。

来源：2024年第8期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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