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    188宝金博页面版: 声压传感器与振速传感器中心不一致带来的定向误差分析

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    内容提示： 第 34 卷第 6 期 声 学 技 术 Vol.34, No.6 2015 年 12 月 Technical Acoustics Dec., 2015 声压传感器与振速传感器中心不一致 带来的定向误差分析 任浩宇，吴艳群，胡正良 (国防科学技术大学海洋科学与工程研究院，湖南长沙 410000) 摘要：声矢量传感器由声压传感器和质点振速传感器组成，可用在空间某点同步测量声场的声压和质点振速信息。但矢量传感器在实际制作时，可能存在声压传感器和质点振速传感器中心不...

    文档格式：PDF | 页数：5 | 浏览次数：1000 | 上传日期：2016-05-01 16:37:57 | 文档星级：
    第 34 卷第 6 期 声 学 技 术 Vol.34, No.6 2015 年 12 月 Technical Acoustics Dec., 2015 声压传感器与振速传感器中心不一致 带来的定向误差分析 任浩宇，吴艳群，胡正良 (国防科学技术大学海洋科学与工程研究院，湖南长沙 410000) 摘要：声矢量传感器由声压传感器和质点振速传感器组成，可用在空间某点同步测量声场的声压和质点振速信息。但矢量传感器在实际制作时，可能存在声压传感器和质点振速传感器中心不一致的情况，即矢量声场的非共点测量。这会使得声压与振速通道之间的接收信号存在时延差，从而影响矢量传感器的定向性能。从理论上分析了时延差对平均声强法定向的影响，即降低了信号处理的信噪比及引入 π 相位的定向误差，并提出采用互相关声能流法进行定向。通过仿真分析了中心不一致、入射角度和信噪比等因素对不同类型的目标定向结果的影响，并验证和讨论了互相关声能流定向算法的有效性和适用性。 关键词：矢量水听器；中心不一致；互相关声能流法；定向误差 中图分类号：TB556 文献标识码：A 文章编号：1000-3630(2015)-06-0570-05 DOI 编码：10.16300/j.cnki.1000-3630.2015.06.020 Analysis of orientation error due to inconsistent centers of pressure sensor and particle velocity sensor REN Hao-yu, WU Yan-qun, HU Zheng-liang (Academy of Ocean Science and Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073, Hu’nan, China) Abstract: An acoustic vector sensor is composed of a pressure sensor and a particle velocity sensor, and it can measure the pressure and particle velocity of a certain point in acoustic field synchronously. However, both the pressure sensor center and the particle velocity sensor center may not in the same position, which will lead to the time delay between the received pressure signal and particle velocity signal. In the paper, the effects of the time delay on the direction of arrival (DOA) are analyzed by using the average energy flow method, namely the signal-to-noise ratio will decrease and the π phase error will arise in bearing estimation. A correlated acoustic intensity method is also proposed here to solve this problem. Effects of central inconsistency, incident angle and signal-to-noise ratio on bearing estimation with different types of signals are analyzed through simulation. Also the effectiveness of the correlated acoustic intensity method is verified and its application is discussed. Key words: acoustic vector sensor; inconsistent centers; correlated acoustic intensity method; bearing estimation error 0 引 言 声矢量传感器在结构上由声压传感器和质点振速或加速度传感器复合而成，可以同时共点测量声场空间某点的声压和质点振速信息[1] 。利用声矢量传感器输出的声压和振速信息，仅需一个矢量传感器就能够抑制各向同性噪声，实现目标全空间无：轿还兰，因此声矢量传感器在空气和水中目标测向定位等方面应用的理论和试验研究是目前热点之一[2-4] 。 收稿日期: 2015-04-23; 修回日期: 2015-07-20 作者简介: 任浩宇(1990－), 男, 湖南邵阳人, 硕士研究生, 研究方向为水声信号处理。 通讯作者: 任浩宇, E-mail: renhaoyu1990@163.com 影响声矢量传感器定向性能的因素有很多。研究表明，除了接收信号的信噪比、入射目标角度等，影响定向精度的系统因素主要为声矢量传感器各通道幅度不一致或相位不一致[5-6] 。矢量探测要求声压与质点振速或加速度传感器的中心尽可能地靠近，以实现声压与振速信息的空间共点测量，即两者相位一致。对于加速度型矢量传感器，加速度传感器的灵敏度与体积成正比，因此灵敏度高的声压传感器、振速或加速度传感器通常体积也较大，这就使得安装时两者中心距离受限于两者的实际体积。而且在某些有限空间的安装载体上，声压传感器与质点振速或加速度传感器的中心无法安装于共点。声压与加速度传感器中心不一致导致测量得到的声压与加速度(振速)通道之间存在相移，从而

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