專利名稱：用于聲雷達應用的換能器陣列布置以及操作的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種聲波探測和測距(聲雷達)系統(tǒng)。
背景技術：
聲雷達系統(tǒng)利用聲音來檢測大氣現(xiàn)象，例如風速。單基地
(monostatic )聲雷達通過發(fā)射定向聲脈沖和檢測從單一裝置反射回的信 號來進行操作。相控陣列單基地聲雷達利用多組聲換能器借助于電子部 件來發(fā)射和接收不同方向的聲波束。這是通過改變由組成陣列的獨立換 能器所發(fā)射信號的相位和改變采樣過程的相位以使得換能器檢測從大氣 反射回來的信號來實現(xiàn)的。在操作過程中，陣列本身結構上保持靜止。 在專利號為US4558594的專利中描述了這種方法，該專利公開的內容在 此通過引用而并入。
此相控陣列方法的優(yōu)點是發(fā)射信號的定向功率密度和要接收信 號的陣列的定向敏感度具有相對于單換能器來說非常窄的主波束寬 度，并且其可以利用合適的電子器件被定向在多個方向上。
單基地聲雷達系統(tǒng)典型地利用被布置在矩形網格填充布置中的換 能器陣列，使得換能器以行和列布置，如專利號為4558594的專利中 的圖2、 4和5所示。這些陣列被操作使得這些陣列發(fā)射三個連續(xù)的波 束， 一個垂直于陣列平面，另外兩個相對于陣列以一定高度傾斜并且 它們之間相位角為90度。采用圓形換能器的矩形網格間隔使得陣列表 面的27%成為空白區(qū)，這樣就在陣列上產生了聲壓的不均勻，有可能 導致測量誤差。另外，這還內在地降低了聲壓的最大強度，相應地降 低了陣列的準確性和敏感度。而且采用不對稱聲波束導致了不對稱感 測，這就產生了測量和計算誤差。

發(fā)明內容
本發(fā)明包括一種用于聲雷達系統(tǒng)的聲換能器的布置或陣列，以及一種 操作該陣列以實現(xiàn)改進的大氣探測的系統(tǒng)和方法。
一方面，本發(fā)明包括
以大致六邊形網格填充布置代替?zhèn)鹘y(tǒng)的矩形網格填充布置來組合聲換能 器陣列。本發(fā)明的陣列優(yōu)選應用在單基地聲雷達系統(tǒng)中。另一方面，本
發(fā)明包括將所述換能器操作為在被間隔開120度的三個定向排(而不是 被間隔開90度的兩個定向排)上按順序操作的相控陣列。該操作產生了 三個連續(xù)聲波束，這三個波束具有彼此被間隔開120度相位角的主軸線。 作為優(yōu)選，三個波束均在同一高度處。這樣就使得三個波束的主軸線圍 繞以陣列中心為其頂點的虛擬的豎直定向的圓錐表面被均勻地間隔開。
作為優(yōu)選，在本發(fā)明中使用具有對稱(圓形)致動器和喇叭(horn) 的換能器，使得每個換能器不存在內在的方向性。本發(fā)明的一個優(yōu)勢在 于，所述陣列的大致六邊形網格填充布置生成被各換能器包圍的區(qū)域接 近于換能器致動器、換能器喇叭和與它們相關聯(lián)的聲學散布圖案的圓形 的陣列。這種換能器填充布置內在降低了喇叭之間的空間的不希望有的 聲學特性，從而提高了陣列前側聲壓的均勻性。均勻性的提高減少了聲 音向被導向波束周邊之外的發(fā)射，對稱性也降低了陣列對波束外聲音的 接收方式的敏感度。
另 一個優(yōu)勢在于，與以行和列排列的換能器的矩形網格間隔所允許采 用的換能器相比，大體六邊形的網格填充布置允許在給定區(qū)域中采用更 多的換能器。本發(fā)明的陣列的換能器填充密度也提高了穿過換能器前側 的聲壓的均勻性和強度。
另一個優(yōu)點還在于，利用被定向間隔開120度的三個波束，對在波束 被傳播的相位角方向中的每個方向上結構對稱的陣列的操作使得聲雷達 基于結構上對稱的三個連續(xù)聲波束進行操作。這使得聲雷達的外殼被加 工成形狀對稱，并繼而產生形狀對稱的被發(fā)射和被接收的聲波束。這樣， 由于與外殼的相互作用而產生的失真內在地被施加到所有三個定向上。 這就降低了由于不對稱操作而產生的測量和計算誤差。
還有另一個優(yōu)點在于，利用被定向間隔開120度的三個波束，陣列的
6操作允許在各波束的中心之間具有最大角度，并允許在任一 波束中心和 頂點之間有任意特定的最大角度。因為增大各波束之間的角度可以提高 精確度，而增大每個波束與頂點之間的角度則由于大氣影響會降低精確 度和數(shù)據(jù)收集的可靠性，所以相對于現(xiàn)有技術，此結構提高了準確度和 數(shù)據(jù)收集的可靠性。
本發(fā)明的特征為一種用于聲雷達系統(tǒng)的換能器陣列，該換能器陣列
的多個獨i的聲換能器；其中;述換能器布置i基本上平的:大k六邊 形的網格填充布置中。所述換能器陣列包括多排緊密填充的基本相同的 換能器，同時相鄰排中的所述換能器在垂直于所述排的縱向軸線的方向 上彼此偏移換能器寬度的大約一半。所述換能器本身可以限定大體為六 邊形的周邊形狀。所述換能器喇叭可以具有大體上圓形的橫截面形狀。
作為優(yōu)選，所述換能器陣列至少包括三十六個換能器。所述換能器 被布置成至少七排?？梢杂芍辽偃齻€換能器限定網格圖案的六個邊中的 每個邊，并且優(yōu)選由四個換能器限定。在一個實施例中，第一排(組成 陣列的邊的那排)包括四個換能器，在每個邊之后的那排包括五個換能 器，在該排之后的三排中的每排包括六個換能器，這三排之后的那排包 括五個換能器，以及最后一排包括四個換能器。
所述換能器陣列被操作，以產生被間隔開大約120度方位角的三個 連續(xù)波束。組成一排的所述換能器優(yōu)選以基本上相同的頻率同步地操作， 并且每個連續(xù)排的操作是相對于當下運行的排進行統(tǒng)一地周相移動，從 而產生在相對于換能器的平面的一定高度上傾斜的波束。所述排與排之 間的周相移動大約為60度。所述波束的角寬度從所述波束的主軸線到所 述波束的半功率點大約為5度。所述三個連續(xù)波束中的每個波束沿著主 波束軸線發(fā)射，并且所述三個波束的主軸線位于基本上相同的高度處。 所述三個波束的主軸線位于從所述換能器的法線到所述換能器的平面的
大約10度的高度處。在一個特定實施例中，所述波束的高度是距離所述 法線大約1L2度。所述換能器陣列優(yōu)選被操作，以產生多個基本相同的 波束。的半功率點大約為5度。
所述換能器可以具有大致六邊形的周邊。所述換能器的有效區(qū)域至 少包括陣列區(qū)域的大約卯％。所述換能器可以是高音號筒。所述換能器 優(yōu)選限定一圓形橫截面。所述換能器的直徑優(yōu)選約為3英寸。所述換能 器可以具有塑料圓錐體。所述換能器的圓錐體可以由聚碳酸酯制成。
一種用于聲雷達系統(tǒng)的換能器陣列的特征在于該換能器陣列包括用 于向大氣中發(fā)射聲音并用于感測所發(fā)出的已經由大氣反射回來的聲音的 多個獨立的聲換能器；其中所述換能器的有效區(qū)域包括陣列區(qū)域的大約 卯％。
一種用于聲雷達系統(tǒng)的換能器陣列的特征在于該換能器陣列包括用 于向大氣中發(fā)射聲音并用于感測所發(fā)出的已經由大氣反射回來的聲音的 多個獨立的聲換能器；其中所述換能器被布置在大體上平的、大致六邊 形的網格填充布置中，所述布置包括多排緊密填充的基本上相同的換能 器，同時相鄰排中的所述換能器在垂直于所述排的縱向軸線的方向上彼 此偏移換能器寬度的大約一半，并且至少三個換能器限定所述網格圖案 的六個邊中的每個邊；其中所述換能器陣列被操作，以產生被間隔開120 度方位角的三個連續(xù)的、基本上相同并對稱的波束，所述操作包括以基 本上相同的頻率同步地操作組成一排的所述換能器，同時每個連續(xù)排的 操作是相對于當下運行的排進行統(tǒng)一地周相移動，從而產生在相對于所 述換能器的平面的一定高度上傾斜的波束。


結合以下附圖，將會更充分地理解本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點， 在所有附圖中，相同的附圖標記表示相同或相似部件，并且其中
圖1是用于本發(fā)明的實施例的三十六個換能器元件陣列的透視圖2A、 2B和2C示意性描繪了通過依照本發(fā)明的實施例的圖1的陣 列的操作而產生的三個波束。在上述圖中，為了清晰起見，以比陣列本 身小得多的比例繪制波束；
圖3A、 3B和3C分別示出了被按順序操作以產生圖2A、 2B和2C的波束的陣列元件的各排；
圖4A和4B是用于圖1所示換能器陣列的聲雷達外殼的優(yōu)選實施例 的不同方向透視圖，圖4C是其俯視圖4D是圖4A-4C中所示外殼的截面的簡單示意圖，描述了聲波束路
徑；
圖5是與圖4A-4D所示外殼的總體設計相同的外殼中的換能器陣列 的可供選擇布置的俯視圖；以及
圖6是用于操作根據(jù)本發(fā)明的換能器陣列的系統(tǒng)的示意框圖。
具體實施例方式
單基地聲雷達利用連續(xù)的定向聲波束作為其操作的一部分。典型地， 獨立的聲換能器在一近似于球形表面的寬波陣面中發(fā)出聲音，這使得這 些聲換能器不適合用于沒有對焦機構的聲雷達。如圖1所示，緊密填充 并均勻間隔開的換能器的陣列10能夠通過產生一個復雜的波陣面干涉圖 案來完成聚焦，從而能有效地產生比單個換能器所生成的主波束更窄的 主波束。波束的角展度與陣列中換能器的數(shù)量有關，總體來說，換能器 越多，產生的波束就越窄。具有32到60個換能器的陣列通常能夠產生 對于聲雷達應用足夠窄的波束，本發(fā)明所迷陣列10具有36個換能器12。 每個換能器12具有圓形的致動器和喇叭。換能器12沿著多個平行排緊 密地填充(在圖l所示發(fā)明的非限定優(yōu)選實施方案中有7個這樣的排)， 同時相鄰排的換能器在垂直于各排的方向上彼此偏移換能器直徑的一 半。這種布置在此被定義為大致六邊形的網格填充布置。
每個換能器優(yōu)選具有六邊形的整體周邊形狀，與直徑為3英寸的圓形 有效喇叭區(qū)緊密外接。換能器是基于標準壓電高音號筒元件，此元件的 外形被改裝從而便于六邊形網格填充布置。換能器的紙質圓錐體可以用 塑料(最好為聚碳酸酯)圓錐體代替，以提高設備的抗大氣腐蝕能力。 為了便于設備的安裝和更換，換能器12設置有連接器。所述換能器可以 被設計成作為對本發(fā)明的設備來說優(yōu)選的操作頻率約為4000Hz(更具體 為4425Hz)的聲音的發(fā)送器和接收器來有效地進行操作。所述換能器的尺寸被確定為使得相控陣列技術可以使用合理數(shù)量的換能器來產生具有 良好方向性的聲波束。其他形狀和類型的換能器元件就不能如此有效地 裝配在六邊形陣列中，也不能如此有效地在所期望的操作頻率下同時作 為發(fā)送器和接收器進行操作，并且不適合安裝在露天的設備中。
所述陣列的大致六邊形的外部形狀和所述陣列的大致六邊形的網格 填充布置也允許在未設置機械部件的情況下進行操控波束所必須的方向 控制。波束操控是通過驅動位于一系列平行排中的換能器來完成的，每 一排中的換能器被彼此同相地驅動，而每排是由相同波長驅動，但是排 與排之間具有連續(xù)的相等的周相移動。如果各排之間沒有周相移動，就 沿著垂直于陣列平面的軸線發(fā)射主波束。由于引入了周相移動，干涉圖 案就改變成使得波束被定向在不再是豎直的(假設陣列是水平的)高度 處。另外，波束與組成各排中的每一排的換能器沿其定位的軸線垂直。 這樣，通過驅動位于不同相對定向的各排中的換能器，能夠產生沿所期 望方位角方向被定向的波束。
陣列10由多排緊密填充的換能器組成。每個換能器具有大致六邊形
周邊形狀。所述周邊緊密地外接在圓形的換能器有效區(qū)域。六邊形周邊 主要是便于組裝陣列。如果換能器有效區(qū)域本身是六邊形，則能產生另 一優(yōu)點，即有效地消除了陣列中的所有死區(qū)(也就是沒有聲音產生的區(qū) 域)。同樣的，與現(xiàn)有技術中的矩形布置的陣列相比，帶有方形有效喇叭 區(qū)域的方形換能器與根據(jù)本發(fā)明的以大約換能器寬度的一半偏移的相鄰 排中的換能器一起能提供本發(fā)明的一些優(yōu)點(但不是所有優(yōu)點)。因此， 陣列本身大致為六邊形。 大致六邊形的網格填充布置使得陣列的每個有效元件所占據(jù)的六邊
形區(qū)域大約僅大于每個換能器喇p八的圓形所占據(jù)的實際區(qū)域大10。/。。這 樣，大約僅有陣列區(qū)域的10%沒有參與聲音產生或感測。這與現(xiàn)有技術
中矩形網格陣列元件布置截然不同，在現(xiàn)有技術中，每個圓形換能器所
占據(jù)的方形區(qū)域比圓形換能器喇叭所占據(jù)的實際區(qū)域大27%。本發(fā)明的 六邊形網格陣列填充布置使得整個陣列中的對所期望的干涉圖案和對穿 過陣列的聲壓的一致性都不的空氣流動也能產生干涉圖案，所述干涉圖案在不同于預計波束的方向 的其它方向上產生聲音發(fā)射。這種不必要的發(fā)射降低了聲雷達系統(tǒng)辨析 波束方向的能力，從而減低了其測量性能。這種不必要的發(fā)射也沿水平 方向輻射，從而會碰到樹或其他附近的物體，產生了與預計波束對大氣 現(xiàn)象的反射幅度相似或比其更大的回波。
本發(fā)明的六邊形陣列圍繞以60度間隔開的六個徑向軸線結構上對稱。 這是采用構成六邊形的六個邊的六個外側排的每一排中的三個或更多個 換能器以及在陣列中緊密地填充的換能器(在陣列的相鄰平行排中的換 能器互相偏移換能器寬度的一半)來實現(xiàn)的。此具有創(chuàng)造性的大致六邊 形網格填充布置允許操作為按順序產生沿著主波束軸線發(fā)射的三到六個 大致錐形波束，所述主波束軸線圍繞具有位于陣列中心處的頂點的虛擬 的豎直圓錐的表面大致對稱并位于該表面上。優(yōu)選的實施例產生間隔為 120度的三個這種波束。所述波束位于一合適的高度處，這個高度是由操 作方式確定的。在圖2A-2C中示意性描繪了這種波束。此示意圖完全是 示意性的，因為波束的底部更像一個大致為陣列尺寸的圓形。波束的有 效長度大約為陣列直徑的400倍。圖3A-3C示意性示出了產生這種波束 的陣列的操作。圖6中示出了用于完成該操作的系統(tǒng)的示意性框圖。
例如，為了生成圖2A中示意性示出的波束l，組成排1的換能器4、 9、 15和21由一特定波形驅動；組成排2的換能器3、 8、 14、 20和27 由具有周相移動n的同一波形驅動；排3相對于排1具有周相移動2n; 排4相對于排1具有周相移動3n;排5相對于排1具有周相移動4n;排 6相對于排l具有周相移動5n;排7相對于排1具有周相移動6n。如圖 3B所示，波束2是通過使第一排按照順時針方式移動120度而生成的， 使得第一排包括換能器33、 34、 35和36，同時圖中也示出了排2至7 并且以同一方式操作陣列。如圖3C所示，同樣通過再次使第一排按照順 時針方式移動120度而生成波束3，使得第一排包括換能器l、 5、 IO和 16，同時圖中也示出了排2至7并且也以同一方式操作各排。
圖6中所示系統(tǒng)150通過信號發(fā)生器152為相位轉換控制裝置154提 供信號來完成該操作，所述相位轉換控制裝置154為換能器1至N的陣列156提供適當?shù)膿Q能器驅動信號。由換能器陣列156所接收的回波信 號由某一路線發(fā)送到接收器158和處理器160，此處理器輸出可以從聲雷 達系統(tǒng)得到的大氣信息。可以從現(xiàn)有技術中了解從聲雷達信號得到的大 氣信息，如美國專利4558594中所闡述的。
對本領域技術人員來說很顯然，系統(tǒng)150可以作為所有硬件，或硬件 和固件的組合來實現(xiàn)。作為優(yōu)選，除了所有信號發(fā)生器152和相位轉換 控制裝置150的一部分被實施為微處理器和DSP芯片中的固件之外，系 統(tǒng)150由硬件來實現(xiàn)。
由于陣列10的換能器布置是關于六邊形陣列的六個邊中的每個邊對 稱的，三個波束基本上彼此相同，唯一的區(qū)別是波束主軸線的方位角方 向。能產生多達六個這樣的波束。圖4A-4C中喇叭形狀的外殼100同樣 具有對稱的形狀，限定了圍繞外殼100的中心豎直軸線105間隔開120 度的三個相同形狀的凸起部102, 104和106。
外殼100中，陣列10被豎直定位，面對與豎直方向成45度角的平坦 表面IIO，從而該平坦表面用作聲音反射裝置。如附圖4D中的截面示意 圖所示。這種布置從聲學上近似于把相同的陣列IO水平設置在外殼的底 部中間處，如圖5中所示的替代實施方式的俯視圖所述。圖4D中所示的 豎直陣列位置可以防止換能器堆積水、冰、雪或者碎片。
在一非限制的具體實施方式
中，每個換能器的直徑大約為3英寸，并 且陣列在相應于波長大約為3英寸的頻率下工作。典型的頻率為4425Hz。 這個波長的聲音被發(fā)現(xiàn)反射 自大氣中的湍流和熱梯度并穿越大氣中的湍 流和熱梯度，對聲雷達作業(yè)是至關重要的一個折中方法。優(yōu)選陣列由在 7排中的36個換能器組成，排與排之間的周相移動大約為60度(或者大 約3.75xl0-5秒)，這實現(xiàn)了波束在從換能器的法向到換能器平面的一定高 度上傾斜大約10度(更具體的為11.2度)，同時從主波束軸線到半功率 點測量的主波束角寬度約為5度。波束功率在大約與波束主軸線成10度 角的零位處大約降到了零(總波束寬度大約20度)。作為優(yōu)選，外殼IOO 的三個凸起部中的每一個凸起部限定了大致位于此零位的內表面。這使 得主波束在幫助攔截從而壓制非主波束部分的不必要的發(fā)射和不必要的返回信號的同時完全被用于大氣感測。
如圖1所示的陣列的優(yōu)選實施方式具有36個換能器；在陣列中心未 設置換能器，盡管可以設置。這主要是因為優(yōu)選實施方式中的電子器件 被設計成位于通常用于環(huán)繞聲應用的集成電路的周圍。這些電路中的每 個電路分別具有3個左通道和3個右通道，即每個電路共有6個通道。 陣列的每個60度的扇形體恰好由這些電路中的一個電路來操控，用于發(fā) 射電路的共六個幾何形狀和電子器件都等同的子部分。給陣列的中心處 加上第37個換能器大大增加了發(fā)射電路設計和固件設計的復雜性。試驗 表明，中心揚聲器并沒有對設備的方向性有大的影響，方向性最多會提 高3%,同時卻可能增加17%的成本和復雜性。因此，不設置中心揚聲 器是考慮成本和功能性后合適的折中方案。
對于本發(fā)明的應用和操作方式的進一步討論，由上面的分析可以清楚 了解。因此不再提供有關應用和操作方式的進一步討論。
根據(jù)以上分析可以了解，對于本發(fā)明的各部件的最佳尺寸關系，包括 尺寸變化、材料、形狀、結構、操作頻率和波長、操作功能和方式、裝 配和使用，對于本領域的技術人員來說是顯而易見的，并且本發(fā)明旨在 包括與附圖中所示的和說明書中所描述的關系等效的所有關系。
因此，認為上述的內容僅僅闡述了本發(fā)明的原理。此外，由于對于本 領域普通技術人員來說很容易對本發(fā)明進行多處修改和變化，本發(fā)明并 不局限于文中所示意和描述的確切的結構和操作，相應地，所有適當?shù)?修改和類似方案都可以認為落在了本發(fā)明所限制的范圍內。
權利要求
1.一種用于聲雷達系統(tǒng)的換能器陣列，該換能器陣列包括用于向大氣中發(fā)射聲音并檢測所發(fā)出的已經由大氣反射回來的聲音的多個獨立的聲換能器；其中所述換能器被布置在基本上平的、大致六邊形的網格填充布置中。
2. 根據(jù)權利要求l所述的換能器陣列，其中所述換能器陣列包括多排緊密填充的基本相同的換能器，同時相鄰排中的所述換能器在垂直于 所述排的縱向軸線的方向上彼此偏移換能器寬度的大約一半。
3. 根據(jù)權利要求2所述的換能器陣列，其中所述換能器限定大致為 六邊形的周邊形狀。
4. 根據(jù)權利要求2所述的換能器陣列，其中所述換能器陣列被操作， 以產生被間隔開大約120度方位角的三個連續(xù)波束。
5. 根據(jù)權利要求4所述的換能器陣列，其中組成一排的所述換能器 以基本上相同的頻率同步地操作，并且每個連續(xù)排的操作是相對于當下 運行的排進行統(tǒng)一地周相移動，從而產生在相對于所述換能器的平面的 一定高度上傾斜的波束。
6. 根據(jù)權利要求5所述的換能器陣列，其中所迷排與排之間的周相 移動大約為60度。
7. 根據(jù)權利要求4所述的換能器陣列，其中所述波束的角寬度從所 迷波束的主軸線到所述波束的半功率點大約為5度。
8. 根據(jù)權利要求4所述的換能器陣列，其中所述三個連續(xù)波束中的 每個波束沿著主波束軸線發(fā)射，并且所述三個波束的主軸線位于基本上 相同的高度處。
9. 根據(jù)權利要求8所述的換能器陣列，其中所述三個波束的主軸線 位于從所述換能器的法線到所述換能器的平面的大約IO度的高度處。
10. 根據(jù)權利要求9所述的換能器陣列，其中所述三個波束的主軸 線位于從所述法線開始大約11.2度的高度處。
11. 根據(jù)權利要求1所述的換能器陣列，其中所述換能器喇叭具有 大致為圓形的橫截面形狀。
12. 根據(jù)權利要求1所述的換能器陣列，其中所述換能器陣列至少 包括三十六個換能器。
13. 根據(jù)權利要求12所述的換能器陣列，其中所述換能器被布置成 至少七排。
14. 根據(jù)權利要求13所述的換能器陣列，其中所述換能器陣列限定 六個邊，并且所述六個邊中的每個邊都包括至少四個換能器。
15. 根據(jù)權利要求14所述的換能器陣列，其中位于所述換能器陣列 的每個邊之后的那排至少包括五個換能器，在該排之后的三排中的每排 至少包括六個換能器，在這三排之后的那排至少包括五個換能器，以及 最后一排至少包括四個換能器。
16. 根據(jù)權利要求1所述的換能器陣列，其中所述換能器陣列被操 作，以產生多個基本相同的波束。
17. 根據(jù)權利要求16所述的換能器陣列，其中所述波束的中的每個 波束的角寬度從所述波束的主軸線到所述波束的半功率點大約為5度。
18. 根據(jù)權利要求1所述的換能器陣列，其中所述換能器的有效區(qū) 域至少包括陣列區(qū)域的大約90%。
19. 根據(jù)權利要求1所述的換能器陣列，其中所述換能器是高音號筒。
20. 根據(jù)權利要求19所述的換能器陣列，其中所述換能器限定一圓 形橫截面。
21. 根據(jù)權利要求20所述的換能器陣列，其中所述換能器的直徑約 為3英寸。
22. 根據(jù)權利要求1所述的換能器陣列，其中所述換能器具有塑料 圓錐體。
23. 根據(jù)權利要求22所述的換能器陣列，其中所述換能器的圓錐體 由聚碳酸酯制成。
24. —種用于聲雷達系統(tǒng)的換能器陣列，該換能器陣列包括用于向大氣中發(fā)射聲音并用于感測所發(fā)出的已經由大氣反射回來的聲音的多個獨立的聲換能器；其中所述換能器的有效區(qū)域包括陣列區(qū)域的大約90%。
25. —種用于聲雷達系統(tǒng)的換能器陣列，該換能器陣列包括用于向大氣中發(fā)射聲音并用于感測所發(fā)出的已經由大氣反射回來的聲音的多個獨立的聲換能器；其中所述換能器被布置在大體上平的、大致六邊形的網格填充布置 中，所述布置限定六個邊并包括多排緊密填充的基本相同的換能器，同 時相鄰排中的所述換能器在垂直于所述排的縱向軸線的方向上彼此偏移 換能器寬度的大約一半，并且至少三個換能器限定所述網格填充布置的 六個邊中的每個邊；其中所述換能器陣列被操作，以產生被間隔開120度方位角的三個 連續(xù)的、基本上相同并對稱的波束，所述操作包括以基本上相同的頻率 同步地操作組成一排的所述換能器，同時每個連續(xù)排的操作是相對于當 下運行的排進行統(tǒng)一地周相移動，從而產生在相對于所述換能器的平面 的一定高度上傾斜的波束。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于聲雷達系統(tǒng)的換能器(12)的陣列(10)以及陣列(10)在單基地聲雷達系統(tǒng)中的操作。所述陣列是由多個獨立的聲換能器組成。每個換能器向大氣中發(fā)出聲音，并感測所發(fā)出的被大氣反射回來的聲音。換能器(12)具有基本上圓形的橫截面形狀。換能器(12)被布置在基本上平的、大致六邊形網格填充布置中。
文檔編號G01S15/00GK101558324SQ200780041249
公開日2009年10月14日 申請日期2007年11月6日 優(yōu)先權日2006年11月6日
發(fā)明者L·曼弗雷迪, N·拉懷特, W·L·薩斯 申請人:涅磬公司