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申请/专利权人：北京化工大学;中国计量科学研究院

摘要：基于信号模型方法的光学法水听器校准方法属于水声计量领域。本发明利用激光外差干涉法直接测量水质点的振动速度并溯源至声压这一物理参数，实现水声声压量值的准确复现，实现水听器的光学法原级校准。本发明先搭建了光学法水声声压测量系统，使用LDV测量水下薄膜的振动，使用过零点算法解调干涉信号，计算薄膜振动速度与水中声压；并针对低频信号因框架反射造成的声波叠加问题，根据直达信号与反射信号到达薄膜的先后顺序，提出了一种信号模型方法，对叠加进行信号分解与重构，从叠加信号中提取直达信号，实现直达信号的准确测量。本发明能够实现薄膜振动信号的提取与重构，有助于光学法水声声压的准确复现和水听器灵敏度光学法校准。

主权项：1.一种基于信号建模方法的光学法水听器校准方法,其特征在于具体步骤如下：1发射换能器及薄膜安装:将发射换能器、薄膜框架固定在机械臂上，纵向调节机械臂位置确保二者之间有足够的距离满足远场条件；即要求二者之间的距离d满足： d5D1andd5D2其中，λ为声波波长，D1和D2分别为换能器和待测水听器的直径，Kf＝1.3；之后横向调节发射换能器和薄膜，使激光的入射光线和反射光线夹角为0°，并最终使薄膜中心与换能器中心连线与激光束水平方向重合；2振动信号的测量与解调：选择信号源的输出频率以及输出幅度，使用脉冲信号驱动发射换能器，使发射换能器产生所需要的声压激发水下稳态声场，薄膜受迫振动，使用测振仪测量多普勒信号；使用过零点解调算法解调多普勒信号，首先对激光测振仪输出信号{y1,…,yi,yi+1,…,yN}进行高速采样，其中N为数据点个数，搜索采样序列中所有满足yi≤0和yi+1≥0的相邻两点，按梯度计算获得两点之间的零点，记为对应的时间序列记为则相邻零点的中点对应的时间序列可表示为: 上述中点时间序列的时间差为: 上式中的时间差与瞬时频移互为倒数关系，即： 结合质点振速与多普勒频移的关系式： 得到质点振速值3叠加信号的拟合重构：假设振动信号的稳定振动模型为：vit＝Aisin2πft+fi+Ci其中，Ai为信号幅度，f为振动频率，t为时间，fi为信号相位，Ci为直流分量；使用信号模型方法，将叠加信号视为为起始时间不同的各个分量信号的共同作用，构建各分量信号的模型，公式为：vt＝∑vitHit 其中，vt为重构的振速信号，是各分量信号的叠加；vit为分量信号，Hit为分量信号的时间窗；重构信号与叠加信号满足最小二乘原则，即： 4测量水听器接收的开路电压：将薄膜取出，在薄膜位置处放置待测水听器，将信号源调节至与薄膜测量时相同的输出电压，调节前置放大器以及示波器，测量待测水听器的开路电压Vt；5待测水听器灵敏度的计算通过上述四个步骤得到测量点处的水质点振速并且根据式：Pt＝ρcvt计算相应的声压值；其中，ρ为水的密度，c为水中声速，vt为振速信号；水听器的接收灵敏度计算公式为： 其中，V为水听器开路电压幅值，P为声压信号Pt的幅值，v为重构的振速信号vt的幅值；水听器对数灵敏度ML:

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