面向水下滑翔機(jī)平臺(tái)的耐壓復(fù)合同振式矢量水聽(tīng)器

孫芹東， 張小川， 韓梅， 王文龍

(1.海軍潛艇學(xué)院， 山東 青島 266199； 2.青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室， 山東 青島 266237)

0 引言

矢量水聽(tīng)器兼有聲壓通道和矢量通道，可同時(shí)測(cè)量聲場(chǎng)中聲壓標(biāo)量和三維質(zhì)點(diǎn)加速度矢量信息，單個(gè)矢量水聽(tīng)器即可實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的無(wú)模糊測(cè)向，在海洋環(huán)境噪聲測(cè)量與水中目標(biāo)探測(cè)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景[1-2]。矢量水聽(tīng)器在水下滑翔機(jī)平臺(tái)集成應(yīng)用方面，美國(guó)斯克利普斯海洋研究所與華盛頓大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合設(shè)計(jì)的ZRay翼型水下滑翔機(jī)，集成有矢量水聽(tīng)器和低、中、高頻聲壓傳感器，其設(shè)計(jì)初衷是用來(lái)跟蹤和自動(dòng)識(shí)別海洋哺乳動(dòng)物[3]，但由于其聲學(xué)性能優(yōu)異，可用來(lái)探測(cè)水中安靜型目標(biāo)，已用于美軍近海水下持續(xù)監(jiān)視網(wǎng)(PLUSNet)系統(tǒng)建設(shè)[4]；美國(guó)海軍研究辦公室資助的ANT Littoral Glider，搭載了Reson公司的TC-4033型水聽(tīng)器和Wilcoxon的矢量水聽(tīng)器，適合在近海工作，目前已完成多臺(tái)套建設(shè)。

海軍潛艇學(xué)院與天津大學(xué)合作，于2015年著手在“海燕-Ⅱ”水下滑翔機(jī)平臺(tái)集成矢量水聽(tīng)器及其信號(hào)處理系統(tǒng)，研制可用于水中移動(dòng)目標(biāo)聲學(xué)探測(cè)的水下聲學(xué)滑翔機(jī)[5-8]。為充分發(fā)揮水下聲學(xué)滑翔機(jī)低噪聲、長(zhǎng)航程、長(zhǎng)時(shí)序優(yōu)勢(shì)，以及利用海洋水聲環(huán)境效應(yīng)提高對(duì)弱信號(hào)目標(biāo)探測(cè)距離，需研發(fā)大深度矢量水聽(tīng)器。在大深度矢量水聽(tīng)器設(shè)計(jì)方面，美國(guó)和俄羅斯科研工作者采用聲壓和矢量通道分離技術(shù)方案，設(shè)計(jì)6 000 m級(jí)[9]、3 600 m級(jí)[10]矢量水聽(tīng)器，并開(kāi)展海上試驗(yàn)；國(guó)內(nèi)采用金屬耐壓殼體設(shè)計(jì)1 000 m級(jí)[11]、2 000 m級(jí)[12]矢量水聽(tīng)器，但尚處于實(shí)驗(yàn)室階段且不包含聲壓通道。針對(duì)水下聲學(xué)滑翔機(jī)樣機(jī)研制需求，設(shè)計(jì)制作工作深度和“海燕-Ⅱ”水下滑翔機(jī)平臺(tái)相匹配的1 500 m級(jí)、小尺寸、膠囊體形耐壓復(fù)合同振式矢量水聽(tīng)器，并在南海某海域開(kāi)展海上試驗(yàn)。

1 矢量通道設(shè)計(jì)

矢量通道敏感元件為三軸向壓電加速度計(jì)，制作完成后可與聲場(chǎng)中水介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)作等幅同相振動(dòng)，以獲取聲場(chǎng)三維質(zhì)點(diǎn)加速度矢量信息，并以x、y、z三軸分量的形式輸出。所用壓電加速度計(jì)的工作頻段為20～5 000 Hz，可根據(jù)矢量水聽(tīng)器整體外形尺寸以及選擇的信號(hào)處理頻段合理確定矢量水聽(tīng)器工作頻段。

1.1 矢量水聽(tīng)器聲學(xué)原理

由同振式矢量水聽(tīng)器工作原理可知，對(duì)于滿足聲學(xué)剛性的同振球形或柱形聲接收器，如果其最大線性尺寸遠(yuǎn)小于其上限工作頻率對(duì)應(yīng)的聲波波長(zhǎng)，且其平均密度與所在聲場(chǎng)水介質(zhì)密度近似相等，則對(duì)于同振球形或柱形聲接收器有(1)式[13]成立：

(1)

由(1)式可知，滿足一定條件的同振球形或柱形聲接收器，可與未放入聲場(chǎng)中時(shí)其等效聲中心所在處水質(zhì)點(diǎn)振速值幅值相等、相位一致。本文矢量水聽(tīng)器外形為圓柱體兩端帶半橢球帽的膠囊體形，其聲接收特性可近似由球形或柱形聲接收器來(lái)表征[14]，因此，在圓柱體兩端帶半橢球帽的膠囊體內(nèi)部放置三軸向壓電加速度計(jì)，且保證制作完成后外形尺寸、密度滿足上述條件，即可制作同振式矢量水聽(tīng)器。

矢量水聽(tīng)器矢量通道敏感元件選用三軸向壓電加速度計(jì)，其加速度靈敏度Ma=2.8 V/g，制作完成后其聲壓靈敏度為

(2)

式中：Mp為聲壓靈敏度級(jí)；ω為角頻率；c為海水聲速。由(2)式計(jì)算可得，其聲壓靈敏度級(jí)為-179.6 dB(1 kHz頻點(diǎn)處，0 dB參考值1 V/μPa)。

在科爾沁沙地，有牧民將剛采回的沙蔥，簡(jiǎn)單洗一下就裝入罐子里，撒上一點(diǎn)鹽，浸之，不消半個(gè)時(shí)辰就是美味的小菜。

1.2 矢量通道耐壓設(shè)計(jì)

耐壓結(jié)構(gòu)的失效形式主要包括強(qiáng)度失效、穩(wěn)定性失效、剛度失效和腐蝕失效4種，矢量通道采用薄壁鋁合金殼體承受工作深度的高靜水壓力，而采用金屬殼體承受外部壓力的耐壓結(jié)構(gòu)其主要失效形式為穩(wěn)定性失效[15]。當(dāng)薄壁鋁合金殼體耐壓結(jié)構(gòu)所承載的外部靜水壓力增大到材料屈服極限時(shí)，耐壓結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性將發(fā)生破壞，使薄壁鋁合金殼體形狀發(fā)生改變，喪失正常工作能力。耐壓結(jié)構(gòu)失穩(wěn)前，薄壁鋁合金殼體內(nèi)只存在壓縮應(yīng)力，失穩(wěn)后由于突然產(chǎn)生形變，在薄壁鋁合金殼體內(nèi)產(chǎn)生以彎曲應(yīng)力為主的附加應(yīng)力。對(duì)于圓柱形薄殼耐壓結(jié)構(gòu)，在高靜水壓力條件下其環(huán)向與軸向承受均勻外壓，對(duì)于球形薄殼耐壓結(jié)構(gòu)，在高靜水壓力條件下承受均勻徑向外壓[12]。本文設(shè)計(jì)制作的矢量水聽(tīng)器外形為圓柱體兩端帶半橢球帽的膠囊體形，不能采用柱體和球體薄殼結(jié)構(gòu)耐壓公式進(jìn)行理論計(jì)算，將利用有限元分析軟件ANSYS Workbench對(duì)膠囊體形薄壁鋁合金殼體耐壓結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力進(jìn)行仿真分析。

綜合考慮材料密度、外形尺寸，建立矢量水聽(tīng)器實(shí)體模型，鋁合金殼體參數(shù)列表如表1所示。利用ANSYS Workbench軟件，根據(jù)表1薄壁鋁合金殼體參數(shù)對(duì)薄壁鋁合金殼體失穩(wěn)的臨界壓力進(jìn)行仿真分析，以驗(yàn)證薄壁鋁合金殼體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性能否滿足耐壓要求。在薄壁鋁合金殼體外表面設(shè)置15 MPa的壓力載荷，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力分析，由仿真結(jié)果(見(jiàn)圖1)可知，薄壁鋁合金殼體在外部靜水壓力作用下，會(huì)出現(xiàn)局部應(yīng)力集中現(xiàn)象，其最大應(yīng)力值為436.83 MPa，沒(méi)有超過(guò)材料的屈服強(qiáng)度505 MPa，故其受15 MPa外壓時(shí)，不會(huì)發(fā)生強(qiáng)度失效，滿足應(yīng)用需求。

圖1 金屬耐壓殼體應(yīng)力云圖Fig.1 Stress nephogram of metal pressure-resisting shell

表1 薄壁鋁合金殼體參數(shù)Tab.1 Measured parameters of thin-wall aluminium alloy shell

2 聲壓通道設(shè)計(jì)

聲壓通道敏感元件為p-51材質(zhì)徑向極化壓電陶瓷圓管，該類型壓電陶瓷圓管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、水平面上無(wú)指向性、工作性能穩(wěn)定，適合用于聲壓接收換能元件，參數(shù)如表2所示。表2中g(shù)31、g33是壓電常數(shù)分量，表示恒應(yīng)力條件下電位移分量每增加一個(gè)單位所引起的應(yīng)變分量增加量，下標(biāo)中第1個(gè)數(shù)字指的是電場(chǎng)方向，第2個(gè)數(shù)字指的是應(yīng)力或應(yīng)變的方向，g31指施加在3方向的電場(chǎng)在1方向產(chǎn)生的應(yīng)力或應(yīng)變，g33指施加在3方向的電場(chǎng)在3方向產(chǎn)生的應(yīng)力或應(yīng)變。

表2 壓電陶瓷圓管實(shí)測(cè)參數(shù)Tab.2 Measured parameters of piezoceramic circular tube

2.1 聲壓通道聲學(xué)設(shè)計(jì)

壓電陶瓷圓管作為聲壓通道敏感元件，在聲波作用下，其外表面均勻受聲壓p作用，而內(nèi)表面、上下端面均不受聲壓作用，其邊界條件為空氣背襯、端部隔離。它的振動(dòng)特性處于彈性控制狀態(tài)，將壓電陶瓷圓環(huán)近似看成各向同性，根據(jù)彈性靜力學(xué)知識(shí)，可以得到聲壓通道開(kāi)路電壓接收靈敏度[16]為

(3)

式中：V為壓電陶瓷圓管在聲壓p0作用下內(nèi)外表面產(chǎn)生的電壓；u為壓電陶瓷圓管內(nèi)外半徑之比，u=Ri/Ro. 將表2中聲壓通道敏感元件詳細(xì)參數(shù)代入(3)式中，可得到聲壓通道開(kāi)路電壓接收靈敏度級(jí)隨材料參數(shù)變化曲線，如圖2所示。

圖2 聲壓通道靈敏度級(jí)仿真曲線Fig.2 Simulated curves of sound pressure channel sensitivity level

從圖2仿真計(jì)算結(jié)果可知，根據(jù)所選用壓電陶瓷實(shí)測(cè)參數(shù)，矢量水聽(tīng)器聲壓通道靈敏度級(jí)為-192.9 dB(0 dB參考值1 V/μPa)。根據(jù)不同外徑和厚度參數(shù)下靈敏度數(shù)值變化曲線還可以得出如下規(guī)律：聲壓靈敏度級(jí)隨著壓電陶瓷圓管外半徑的增大而增大、隨著管壁厚度的增大而減小，可為聲壓通道的設(shè)計(jì)提供理論參考。

聲壓通道要求工作頻帶內(nèi)其靈敏度值起伏要小，其工作上限頻率應(yīng)遠(yuǎn)低于其本征頻率，這就要求壓電陶瓷圓管本身的諧振頻率要遠(yuǎn)離水聽(tīng)器的工作頻段。壓電陶瓷圓管同時(shí)存在徑向本征頻率和軸向本征頻率，這兩個(gè)諧振頻率僅與其材料和物理尺寸有關(guān)，與其極化方式無(wú)關(guān)，且其軸向本征頻率遠(yuǎn)高于徑向本征頻率。因此，只需要聲壓通道工作上限頻率遠(yuǎn)低于徑向本征頻率即可滿足要求，壓電陶瓷圓管徑向本征頻率可由(4)式計(jì)算得到：

(4)

2.2 聲壓通道耐壓設(shè)計(jì)

根據(jù)旋轉(zhuǎn)薄殼體的無(wú)力矩理論，在外界靜水壓pw的作用下，薄壁圓柱形殼體會(huì)產(chǎn)生沿壁厚均勻分布的軸向壓應(yīng)力σz和環(huán)向壓應(yīng)力σθ，理論分析表明，薄壁圓柱形殼體環(huán)向壓應(yīng)力σθ可表示為

(5)

其數(shù)值為軸向壓應(yīng)力σz的2倍，因此，設(shè)計(jì)時(shí)其環(huán)向壓應(yīng)力σθ不應(yīng)超過(guò)材料的屈服強(qiáng)度。

聲壓通道敏感元件p-51材質(zhì)徑向極化壓電壓電陶瓷圓管的屈服強(qiáng)度為137.9 MPa. 將壓電圓環(huán)相關(guān)數(shù)據(jù)代入(5)式，可得其強(qiáng)度失效臨界壓力pw≤16.9 MPa，能夠滿足設(shè)計(jì)深度15 MPa耐壓要求，且稍有余量。對(duì)壓電陶瓷圓管進(jìn)行三維建模，利用ANSYS Workbench軟件對(duì)壓電陶瓷圓管失穩(wěn)的臨界壓力進(jìn)行仿真分析，以驗(yàn)證壓電陶瓷圓管的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性能否滿足耐壓要求。

在壓電圓環(huán)外表面設(shè)置15 MPa的壓力載荷，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力分析，仿真結(jié)果如圖3所示。壓電陶瓷短圓管的應(yīng)力分布沿內(nèi)半徑到外半徑逐漸減小，其內(nèi)壁的應(yīng)力最大，為131.12 MPa，沒(méi)有超過(guò)材料的屈服強(qiáng)度，故其受15 MPa外壓時(shí)，不會(huì)發(fā)生強(qiáng)度失效。

圖3 壓電陶瓷圓管耐壓應(yīng)力云圖Fig.3 Pressure stress nephogram of piezoceramic circular tube

3 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作

矢量水聽(tīng)器在結(jié)構(gòu)上包含聲壓通道和3個(gè)正交的加速度通道，其整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。聲壓通道徑向極化壓電陶瓷圓管承受環(huán)向壓應(yīng)力，矢量通道采用薄壁鋁合金金屬外殼承受外部靜水壓，聲壓通道和矢量通道等效聲中心相重合。矢量通道三軸壓電加速度計(jì)敏感元件位于鋁合金薄壁金屬外殼內(nèi)部，鋁合金薄壁金屬外殼分為上、下半橢球兩部分，三軸壓電加速度計(jì)通過(guò)安裝支架嵌在下半橢球部分。薄壁金屬外殼外均勻包覆聚氨酯材料，滿足矢量水聽(tīng)器水密以及聲壓通道壓電陶瓷圓管透聲要求。水聲信息通過(guò)微型HUMMER多芯水密接插件進(jìn)行傳輸，聲壓通道接收聲場(chǎng)信息通過(guò)薄壁鋁合金上的過(guò)線孔傳輸?shù)紿UMMER多芯水密接插件。矢量水聽(tīng)器外均布懸掛鉤，使用時(shí)通過(guò)8根彈性系數(shù)一致的彈性元件懸掛在剛性框架上。

圖4 矢量水聽(tīng)器結(jié)構(gòu)示意圖Fig.4 Schematic diagram of vector hydrophone structure

制作完成后，矢量水聽(tīng)器外形尺寸為φ66 mm×78 mm，其中柱體部分高度為20 mm，整體重量為450 g，其樣機(jī)如圖5所示。

圖5 矢量水聽(tīng)器樣機(jī)Fig.5 Prototype vector hydrophone

4 矢量水聽(tīng)器參數(shù)測(cè)試

4.1 耐壓測(cè)試

為檢驗(yàn)矢量水聽(tīng)器的耐壓能力，在青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的35 MPa水壓壓力釜內(nèi)對(duì)設(shè)計(jì)制作的矢量水聽(tīng)器樣品進(jìn)行高靜水壓力循環(huán)測(cè)試。測(cè)試時(shí)，模擬水下滑翔機(jī)海上剖面滑翔下潛和上浮工作過(guò)程，設(shè)定最大壓力為15 MPa. 如圖6所示，測(cè)試時(shí)，先勻速加壓到15 MPa，然后勻速減壓到常壓狀態(tài)，每個(gè)循環(huán)用時(shí)4 h，共進(jìn)行了10個(gè)模擬剖面的壓力測(cè)試，整個(gè)測(cè)試過(guò)程中壓力釜內(nèi)沒(méi)有產(chǎn)生明顯壓降，且壓力測(cè)試前后矢量水聽(tīng)器重量基本一致，沒(méi)有出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，外觀無(wú)損傷，證明該矢量水聽(tīng)器可工作在1 500 m水深。

圖6 矢量水聽(tīng)器模擬剖面壓力測(cè)試Fig.6 Simulation section pressure test of vector hydrophone

4.2 靈敏度參數(shù)測(cè)試

矢量水聽(tīng)器各通道靈敏度采用比較法進(jìn)行測(cè)試，其中100～1 000 Hz頻段在駐波管測(cè)試、1 250～3 000 Hz頻段在消聲水池測(cè)試，靈敏度在測(cè)量時(shí)以聲壓量為參考，參考基準(zhǔn)為1 μPa. 測(cè)試時(shí)，將矢量水聽(tīng)器和標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器同時(shí)置于待測(cè)聲場(chǎng)中，使矢量水聽(tīng)器的待測(cè)通道軸向指向發(fā)射換能器，改變發(fā)射頻率，同時(shí)記錄矢量水聽(tīng)器和標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器的輸出電壓，通過(guò)比較法得到矢量水聽(tīng)器待測(cè)通道靈敏度[17]。如圖7所示，矢量通道等效聲壓靈敏度級(jí)按每倍頻程6 dB的方式增加，等效聲壓靈敏度級(jí)為-179.4 dB(1 000 Hz，0 dB參考值1 V/μPa)，聲壓通道等效聲壓靈敏度基本為平坦曲線，靈敏度級(jí)為-192.5 dB(0 dB參考值1 V/μPa)。矢量通道和聲壓通道等效聲壓靈敏度值測(cè)試結(jié)果與理論值吻合較好。

圖7 矢量水聽(tīng)器等效聲壓靈敏度測(cè)試曲線Fig.7 Measured sensitivity curves of vector hydrophone

4.3 指向性參數(shù)測(cè)試

矢量水聽(tīng)器指向性在駐波管進(jìn)行測(cè)試，理論上矢量水聽(tīng)器3個(gè)矢量通道均應(yīng)具有與頻率無(wú)關(guān)的余弦指向性，而聲壓通道應(yīng)該無(wú)指向性。實(shí)際測(cè)量時(shí)，將矢量水聽(tīng)器懸掛于駐波管中的旋轉(zhuǎn)框架內(nèi)，使矢量水聽(tīng)器的待測(cè)通道軸向平行于駐波管中軸線并指向發(fā)射換能器，保持發(fā)射換能器輸出功率和頻率一定，用回轉(zhuǎn)裝置將矢量水聽(tīng)器旋轉(zhuǎn)一周并記錄下不同旋轉(zhuǎn)角度值對(duì)應(yīng)的矢量水聽(tīng)器輸出電壓值，最后作歸一化處理并用對(duì)數(shù)形式表示，即可得到該頻點(diǎn)處待測(cè)通道的指向性曲線。試驗(yàn)測(cè)試了聲壓、x軸方向加速度、y軸方向加速度和z軸方向加速度在800 Hz、400 Hz、500 Hz和630 Hz頻點(diǎn)處的指向性，測(cè)試結(jié)果如圖8所示。

圖8 矢量水聽(tīng)器指向性Fig.8 Directivity patterns of vector hydrophone

由矢量水聽(tīng)器各通道不同頻點(diǎn)處指向性測(cè)試結(jié)果可知，聲壓通道無(wú)指向性，在800 Hz頻點(diǎn)處最大值不均勻性為0.7 dB；加速度通道均具有余弦指向性，分辨力均大于36.8 dB，加速度x軸方向通道在400 Hz頻點(diǎn)處最大值不均勻性為0.3 dB，加速度y軸方向通道在500 Hz頻點(diǎn)處最大值不均勻性為1.3 dB，加速度z軸方向通道在630 Hz頻點(diǎn)處最大值不均勻性為1.2 dB，3個(gè)加速度通道主軸方向靈敏度最大值對(duì)稱性較好，與主軸垂直方向靈敏度最小值對(duì)稱性方面z軸方向通道相比于另外兩通道略差，可能是測(cè)試時(shí)懸掛不對(duì)稱導(dǎo)致。

5 海上試驗(yàn)

為驗(yàn)證設(shè)計(jì)與制作的耐壓復(fù)合同振式矢量水聽(tīng)器工作性能，2019年，在南海某海域，應(yīng)用水下滑翔機(jī)平臺(tái)集成矢量水聽(tīng)器進(jìn)行水聲信號(hào)獲取有效性試驗(yàn)驗(yàn)證，試驗(yàn)海區(qū)水深大于1 500 m，海況良好。試驗(yàn)時(shí)，水下滑翔機(jī)采用剖面滑翔方式采集海洋環(huán)境噪聲信號(hào)，下潛了兩個(gè)剖面，第1個(gè)剖面設(shè)置最大下潛深度為800 m，剖面時(shí)長(zhǎng)約為3 h；第2個(gè)剖面設(shè)置最大下潛深度1 200 m，剖面時(shí)長(zhǎng)約為4 h.

圖9給出了水下滑翔機(jī)下潛深度隨時(shí)間的變化關(guān)系，圖10給出了兩個(gè)剖面不同頻點(diǎn)(20 Hz、60 Hz、100 Hz、200 Hz、1 kHz、3 kHz)采集的海洋環(huán)境噪聲級(jí)隨深度變化關(guān)系。由結(jié)果可知：海洋環(huán)境噪聲譜級(jí)隨頻率增加而減小，符合海洋環(huán)境噪聲變化規(guī)律；各頻率噪聲譜級(jí)隨深度變化規(guī)律基本一致，即隨深度增加而略有下降；在962～1 121 m深度范圍內(nèi)出現(xiàn)的譜級(jí)峰是由于滑翔機(jī)附近有水面船只經(jīng)過(guò)引起的，由于航船影響噪聲譜級(jí)在1 kHz處升高了近17 dB，而其對(duì)20 Hz和60 Hz低頻段的影響卻相對(duì)較小。試驗(yàn)結(jié)果表明矢量水聽(tīng)器在水下滑翔機(jī)平臺(tái)應(yīng)用時(shí)可在100～3 000 Hz范圍內(nèi)有效采集水下聲場(chǎng)信息，設(shè)計(jì)的矢量水聽(tīng)器可靠工作深度不小于1 200 m，滿足水下聲學(xué)滑翔機(jī)樣機(jī)研制應(yīng)用需求。

圖9 滑翔機(jī)下潛深度隨時(shí)間變化曲線Fig.9 Subemerged depth of glider as a function of time

圖10 不同頻點(diǎn)噪聲級(jí)隨深度變化關(guān)系Fig.10 Relationship between noise level and depth at different frequency points

6 結(jié)論

本文針對(duì)水下聲學(xué)滑翔機(jī)樣機(jī)研制對(duì)小尺寸、耐壓復(fù)合同振式矢量水聽(tīng)器的迫切需求，設(shè)計(jì)面向水下滑翔機(jī)平臺(tái)的耐壓復(fù)合同振式矢量水聽(tīng)器，對(duì)其進(jìn)行耐壓能力、電聲參數(shù)測(cè)試，以及利用水下滑翔機(jī)集成矢量水聽(tīng)器開(kāi)展水聲信號(hào)獲取有效性海上試驗(yàn)驗(yàn)證。得出以下主要結(jié)論：

1) 矢量水聽(tīng)器采用矢量通道和聲壓通道一體化設(shè)計(jì)方案，各通道靈敏度和指向性參數(shù)與理論值吻合較好。

2) 矢量水聽(tīng)器最大可靠工作深度不小于1 200 m，可在100～3 000 Hz范圍內(nèi)有效采集聲場(chǎng)信息，并給出了矢量水聽(tīng)器在20 Hz、60 Hz、100 Hz、200 Hz、1 kHz、3 kHz頻點(diǎn)采集的海洋環(huán)境噪聲級(jí)隨著深度變化的關(guān)系，滿足水下聲學(xué)滑翔機(jī)樣機(jī)研制應(yīng)用需求。