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题名基于旋转阵列的圆柱阵幅相误差校正方法
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作者
古树星
郭世旭
焦君圣
赵鹏
王月兵
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机构
中国计量大学原位计量教育部重点实验室
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出处
《声学技术》
北大核心
2025年第1期148-154,共7页
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基金
国家重点研发计划(2022YFF0607505)资助项目。
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文摘
阵列幅相误差校正问题是水声探测系统阵列信号处理中一个重要的研究方向。文章提出了一种基于阵列旋转的圆柱阵幅相误差有源校正方法,以提高实际应用中阵列幅相误差的校正精度,实现高精度和高空间分辨能力的波达角估计。利用阵列旋转的方法解除校正信源入射方位角与幅相误差间的耦合,完成校正源的方位校准。再结合改进的有源校正算法,通过特征分解和算术平均的方式计算得出阵列的幅相误差。所提出的方法不需要准确测量校正源的方位角,且校正过程简单,有效地解决了在实际应用中校正源方位角不准确和实验系统搭建复杂的问题。仿真和湖上实测数据分析结果表明,校正后的相位偏差小于1°,归一化电平减小约30 dB,显著提高了阵列幅相误差的校正精度,验证了文中所提方法在工程应用中的有效性。
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关键词
水声探测
圆柱阵
幅相误差
有源校正
旋转测量
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Keywords
underwater acoustic detection
cylindrical array
amplitude and phase errors
active correction
rotation measurement
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分类号
O427.9
[理学—声学]
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题名空气静压下的水听器灵敏度校准系统
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作者
李斌
王月兵
赵鹏
解建宇
蔡越
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机构
中国计量大学原位计量教育部重点实验室
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出处
《计量学报》
北大核心
2025年第2期233-239,共7页
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基金
国家质量基础设施体系(NQI)重点专项(2022YFF0607500)。
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文摘
针对水听器在空气中的灵敏度校准,阐述了空气静压下水听器灵敏度的校准原理,设计并搭建了一套便捷的校准系统。计算分析校准腔体中空气静压力的变化关系,控制装置内的声压变化,对频率约为6 Hz的水听器灵敏度进行校准。通过仿真和理论计算,分析了系统设计的合理性。实验结果表明:该校准系统测量的水听器灵敏度与甚低频静水压激励法测量的灵敏度最大偏差不超过0.5 dB。与振动液柱法、驻波管比较法测量灵敏度相比较,偏差分别在0.6 dB和1 dB以内,系统的扩展不确定度U≈0.8 dB(k=2),从而验证了该系统在空气静压下校准水听器低频灵敏度方法的可行性。
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关键词
声学计量
水听器
低频灵敏度
空气静压
校准系统
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Keywords
acoustic metrology
hydrophone
low-frequency sensitivity
aerostatic pressure
calibration system
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分类号
TB95
[机械工程—测试计量技术及仪器]
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题名水声圆柱阵高信噪比电子系统设计
- 3
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作者
古树星
郭世旭
王萧博
赵鹏
焦君圣
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机构
中国计量大学原位计量教育部重点实验室
浙江省计量科学研究院声学振动精密测量技术研究重点实验室
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出处
《中国测试》
北大核心
2025年第7期129-135,共7页
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基金
国家重点研发计划资助(2022YFF0607505)
浙江省市场监督管理局科研计划项目(QN2023421)。
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文摘
在海洋噪声测量与目标定位过程中,硬件系统的噪声水平直接影响着探测结果的准确性和可靠性,因此提高探测系统的信噪比是探测过程中至关重要的任务。该文旨在基于48阵元圆柱阵,结合模拟电路与数字电路等技术手段,设计一套高信噪比数据采集存储系统,以提升在水下环境中的噪声测量、弱目标测量和声学定位等任务中的探测系统信噪比。经过测试,该系统的等效噪声声压谱级为40.5 dB@1 kHz,在工作带宽内整体噪声水平低于一般情况下0级海况的海洋环境噪声,在国内现有的水声阵列接收系统中表现优异。整个系统的模块化设计思路为其提供了灵活的扩展性,使其可以针对不同海洋噪声测量和水声目标定位等应用提供一种有效的技术解决方案。
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关键词
声呐阵列
圆柱阵
低噪声
系统设计
性能测试
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Keywords
sonar array
cylindrical array
low noise
system design
performance test
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分类号
TB9
[机械工程—测试计量技术及仪器]
TP274.2
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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题名声纳阵列的低功耗高速网络数据存储系统设计
- 4
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作者
刘善翔
郭世旭
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机构
中国计量大学
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出处
《仪表技术与传感器》
北大核心
2025年第6期62-66,71,共6页
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基金
国家重点研发计划项目(2022YFF0607505)。
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文摘
为了满足高频声纳阵列多通道采集产生的高速数据存储需求,设计了一种低功耗高速网络数据存储系统。该数据存储系统选用ARM架构处理器及内部集成的交换机芯片实现数据接收与回传接口,选用SATA接口固态硬盘实现高速数据存储。软件设计中,采用Linux系统作为开发环境,采用数据包内存映射技术、直接I/O和乒乓缓存优化了网络存储路径,提高了数据存储效率,介绍了UDP数据包结构的设计。实验结果表明:研制的网络数据存储系统数据存储速率达到400 Mbit/s。在千兆网络速率下,丢包率小于0.000 2%,系统功耗小于7 W,具有集成度高、稳定性好、功耗低等优点。
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关键词
声纳阵列
ARM
LINUX
数据存储
内存映射
低功耗
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Keywords
sonar array
ARM
Linux
data storage
memory mmaping
low power
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分类号
TP274
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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题名振动液柱管中不同尺度水听器灵敏度补偿方法
被引量：3
- 5
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作者
解建宇
王月兵
赵鹏
张凯
王明威
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机构
中国计量大学原位计量教育部重点实验室
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出处
《计量学报》
CSCD
北大核心
2024年第4期565-572,共8页
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基金
国家重点研发计划(2022YFF0607505)
国防军工计量“十三五”科研计划(JSJL2018207B007)。
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文摘
针对不同尺度的球型和圆管型测量水听器,通过仿真软件COMSOL建立管中声场模型,分析不同尺度水听器对声场的干扰,进而对不同尺度水听器声压灵敏度补偿修正。通过振动液柱校准装置,在校准频段100~1000 Hz对不同尺度水听器灵敏度标定,与补偿后的水听器灵敏度值比对结果表明:水听器的尺寸会扰乱周围声场分布,导致管中声场分布不均匀;当敏感元件尺寸接近声管内径时,圆管型测量水听器甚低频段干扰接近2.28 dB,而高频段干扰最高达5 dB。同尺寸的圆管水听器相较于球型水听器对声场的干扰较大。补偿后的水听器灵敏度不确定度在0.52 dB以内,满足振动液柱法校准的指标要求。
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关键词
声学计量
振动液柱法
声压灵敏度
圆管水听器
球型水听器
不确定度
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Keywords
acoustics metrology
calibration with a vibrating column of liquid
pressure sensitivity
cylindrical hydrophone
spherical hydrophone
uncertainty
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分类号
TB95
[机械工程—测试计量技术及仪器]
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题名基于FPGA的宽带ADCP流速校准系统
- 6
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作者
陈奕基
郭世旭
王萧博
焦君圣
赵鹏
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机构
中国计量大学原位计量教育部重点实验室
浙江省计量科学研究院国家市场监管重点实验室(声学振动精密测量技术)
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出处
《计量学报》
CSCD
北大核心
2024年第7期1064-1072,共9页
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文摘
声学多普勒流速剖面仪(ADCP)可采用声学应答并发射模拟回波的方式开展流速校准,但其校准精度和校准流速下限受系统时钟精度影响,目前基于该方式的ADCP流速校准系统难以针对1 m/s以下小流速进行校准。提供了一种低成本、水池环境可实施的宽带ADCP流速校准系统方案,即基于FPGA设计一套宽带ADCP流速校准系统,采集ADCP发射声波信号并进行处理,再向ADCP发射携带水体流速信息的模拟回波信号,通过模拟流速值与实际输出值的比较,实现ADCP的流速校准。校准系统通过直接数字频率合成和锁相频率合成(DDS+PLL)的技术合成高精度时钟信号,时钟信号驱动信号采集与回放产生高精度模拟回波信号。最后,在小型消声水池内针对中心频率为300 kHz的宽带ADCP开展(0.2~1)m/s小流速校准实验,结果表明,该校准系统的测量不确定度达到(0.5%模拟流速值+0.005)m/s,验证了校准系统的可靠性。
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关键词
水声计量
声学多普勒流速剖面仪
流速校准
频偏应答
FPGA
时钟合成
不确定度评定
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Keywords
hydroacoustic measurement
acoustic doppler current profiler
flow rate clibration
frequency offset response
FPGA
clock synthesis
uncertainty assessment
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分类号
TB95
[机械工程—测试计量技术及仪器]
TB937
[机械工程—测试计量技术及仪器]
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题名ADCP水池校准方法研究
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作者
罗辉
焦君圣
陶然
史占红
方卫华
刘建遥
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机构
中国计量大学原位计量教育部重点实验室
南京水利水文自动化研究所
水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心
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出处
《计量学报》
CSCD
北大核心
2024年第7期1055-1063,共9页
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文摘
提出一种在实验室消声水池环境下对声学多普勒流速剖面仪(ADCP)进行校准的方法。通过发射仿真回波信号,利用频率和延时时间实现量值溯源,进而实现对流速和深度的校准。研制了一套ADCP水池校准系统,以2波束614.4 kHz ADCP为校准对象,设计不同的流速分布实现对水层流速校准,探究底跟踪信号非限幅下的校准,设计多波束和单波束对比实验。对底跟踪速度进行不确定度评定,结果表明,在0~2.5 m/s速度下,不确定度最大为2.30 mm/s,验证了该校准方法的可行性。
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关键词
水声计量
声学多普勒流速剖面仪
水池校准
水声回波建模
不确定度分析
流速校准
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Keywords
hydroacoustic measurement
acoustic Doppler flow profiler
pool calibration
hydroacoustic echo modeling
uncertainty analysis
flow rate clibration
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分类号
TB95
[机械工程—测试计量技术及仪器]
TB937
[机械工程—测试计量技术及仪器]
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题名微热流矢量传感器的声号筒增敏结构设计
- 8
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作者
郝涛涛
郭世旭
胡清扬
王萧博
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机构
中国计量大学原位计量教育部重点实验室
浙江省计量科学研究院国家市场监管重点实验室
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出处
《传感技术学报》
CSCD
北大核心
2024年第12期2029-2036,共8页
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基金
国家自然科学基金青年基金项目(11904346)。
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文摘
为了能有效提高微热流矢量传感器的灵敏度,同时不改变其“8”字指向性,设计了一种微型声振速号筒结构,可以在不增加电噪声的前提下,实现微热流MEMS传感器在工作频段内的物理增敏,且对MEMS芯片起到保护作用。通过COMSOL中的热粘性声学模块,建立声号筒仿真模型对理论方程进行求解,选择最优的双锥管型结构;改变声号筒的尺寸参数,确定声号筒的加工尺寸;将MEMS技术加工的微热流传感器和微米级精度3D打印的声号筒组合成联合增敏单元进行空气声学性能测试。最终实验表明:声号筒增敏结构可提供12 dB@200 Hz的灵敏度增益,联合增敏单元有良好的“8”字指向性,横向抑制比为26.09 dB@500 Hz。
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关键词
微热流矢量传感器
声号筒增敏结构
联合增敏单元
MEMS
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Keywords
u-flown vector sensor
acoustic horn sensitization structure
Joint sensitization unit
MEMS
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分类号
TP212.1
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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