在海洋探測中，聲波是目前已知的唯一能在水下遠(yuǎn)距離傳播的能量形式，在水下定位和通信中有著廣泛應(yīng)用。利用水聲進(jìn)行海洋探測時，主要依靠壓電效應(yīng)進(jìn)行“電—壓—聲”的能量轉(zhuǎn)換進(jìn)行發(fā)射，以聲波的形式在海洋中進(jìn)行探測，然后以壓電效應(yīng)進(jìn)行“聲—壓—電”的能量轉(zhuǎn)換，最終對接收到的電信號進(jìn)行處理分析。與壓電換能器相比，激光成陣相對容易，激光束所占用空間比較小，且不存在隨聲波頻率而變化的換能器尺寸變化問題，這也源自激光對聲波的高響應(yīng)帶寬優(yōu)勢。換言之，激光陣列可實現(xiàn)于一個相對小的孔徑，再結(jié)合激光對聲波相位的高分辨捕獲能力，一個小孔徑激光陣列可替代傳統(tǒng)大孔徑的壓電換能器陣列，實現(xiàn)水下目標(biāo)細(xì)節(jié)運動的跟蹤。

安泰電子ATA-4000系列高壓功率放大器，可以提供最大3MHZ，310Vpp交流電壓，可驅(qū)動水聲換能器構(gòu)建實驗環(huán)境，再調(diào)節(jié)頻率觀察不同頻率下的實驗現(xiàn)象。

實驗名稱：基于聲光傳感原理的水下目標(biāo)定位跟蹤方法及實驗研究

實驗原理：

多個水聲換能器在空間中排列成一定的形狀，在被動或主動模式下接收水下聲場的輻射能。由于聲波到達(dá)不同水聲換能器子陣列的時間和角度不同，接收到的水聲信號信息不同。通過對水聲信號進(jìn)行處理，可得到時延、波達(dá)方向等信息，進(jìn)而估計出相應(yīng)的空間位置坐標(biāo)、運動軌跡、運動速度、運動趨勢、目標(biāo)個數(shù)等。

實驗框圖：

實驗實拍圖：

實驗過程：

信號發(fā)生器發(fā)射5個脈沖激勵信號，工作頻率設(shè)置為500kHz，信號發(fā)生器激勵的峰峰值為1V，通過ATA-4051C功率放大器完成對于信號的放大，功率放大器倍數(shù)為100倍，激勵水聲換能器工作。當(dāng)激光束穿過由水聲換能器產(chǎn)生的聲場時，發(fā)生Raman-Nath衍射，光電探測器在此情況下接收0級光及其一側(cè)的衍射光。光電探測器與數(shù)據(jù)采集儀相連。水缸底部布滿消聲尖劈，以消除反射聲波的影響。衍射光振幅與入射角度有關(guān)，當(dāng)入射光和聲場垂直時，衍射光強(qiáng)最大。利用換能器夾持裝置調(diào)整換能器俯仰角度，可使聲場與光束相互垂直，提高衍射效率。

應(yīng)用方向：軍事領(lǐng)域、海洋科學(xué)研究

應(yīng)用場景：水下目標(biāo)的追蹤與定位、海洋探測、水下考古、水下工程、水下救援、水下軍事、水下通信與導(dǎo)航

產(chǎn)品推薦：

圖：ATA-4000系列高壓功率放大器指標(biāo)參數(shù)

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審核編輯 黃宇