某型蛙人運(yùn)載器輻射噪聲測(cè)量與特征分析

李玉陽，李銳，李遙

(1.海軍潛艇學(xué)院，山東青島 266199；2.中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所北海研究站，山東青島 266114；3.中國(guó)船舶工業(yè)系統(tǒng)工程研究院，北京 100094)

0 引言

隨著水下特種作戰(zhàn)和水下運(yùn)載技術(shù)的快速發(fā)展，蛙人在淺海防御滲透、港口入侵、水下設(shè)備破壞中扮演著重要的角色，如圖1所示的水下運(yùn)載器作為一種帶有小型螺旋槳的手持式推進(jìn)設(shè)備，前端密封艙室配置有電機(jī)及蓄電池等電子元件，后端為螺旋槳及手持握把部分。蛙人運(yùn)載器不僅可以輔助蛙人快速前進(jìn)，而且可以提供照明、觀察和偵察手段，對(duì)蛙人水下作戰(zhàn)任務(wù)的順利實(shí)施具有重要作用，也是各國(guó)針對(duì)蛙人水下作戰(zhàn)研發(fā)的關(guān)鍵裝備。自第二次世界大戰(zhàn)以來，以戰(zhàn)斗蛙人特種破襲為代表的水下特種作戰(zhàn)受到越來越多國(guó)家軍隊(duì)的重視[1-2]，從而成為重要的海戰(zhàn)和特種作戰(zhàn)樣式。無論是艦船還是潛航器，在水下機(jī)動(dòng)過程中都難免會(huì)產(chǎn)生輻射噪聲，進(jìn)而破壞其隱蔽性。蛙人水下運(yùn)載器運(yùn)動(dòng)時(shí)同樣會(huì)產(chǎn)生輻射噪聲，對(duì)其探測(cè)發(fā)現(xiàn)可以歸結(jié)為水下小、慢目標(biāo)的探測(cè)問題。這類目標(biāo)運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的輻射噪聲遠(yuǎn)低于艦艇噪聲，且具有機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、目標(biāo)反射回波及本身的聲輻射特性均不明顯等特點(diǎn)。因此，對(duì)于蛙人運(yùn)載器等水下小目標(biāo)的探測(cè)、定位和跟蹤等一直是水下目標(biāo)警戒探測(cè)領(lǐng)域的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。

圖1 蛙人和蛙人運(yùn)載器Fig.1 Frogman and the frogman vehicle

本文將水下蛙人運(yùn)載器輻射噪聲測(cè)量方法等同于船舶水下輻射噪聲測(cè)量方法。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織為比較各類商船水下輻射噪聲的大小，評(píng)估不同船舶之間水下輻射噪聲性能，在2016年制定了深水輻射噪聲測(cè)量[3]，并于2019年進(jìn)行了更新[4]。各標(biāo)準(zhǔn)對(duì)天氣條件的要求基本一致，一般要求海況不大于3 級(jí)，風(fēng)力不大于蒲氏4 級(jí)。各標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水聽器的布放數(shù)量和布放方式的要求大同小異，主要以布放3個(gè)水聽器的方式為主，布放要求主要依據(jù)ISO17208[3-4]，國(guó)防科工委軍用標(biāo)準(zhǔn)[5]和中國(guó)船級(jí)社的船舶水下輻射噪聲指南[6]淺水中測(cè)量布放要求采用1個(gè)水聽器。各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)背景噪聲的修正方法基本一致，即當(dāng)信噪比大于10 dB時(shí)，認(rèn)為背景噪聲對(duì)船舶水下輻射噪聲測(cè)量結(jié)果的影響可以忽略；當(dāng)信噪在3～10 dB之間時(shí)，可以基于能量原理對(duì)背景噪聲進(jìn)行修正；當(dāng)信噪比小于3 dB 時(shí)，認(rèn)為數(shù)據(jù)無效。測(cè)量結(jié)果以1/3 oct聲壓級(jí)或聲源級(jí)來表示船舶水下輻射噪聲的大小，通常使用距離船舶參考點(diǎn)1 m處的聲壓級(jí)或聲源級(jí)評(píng)估被測(cè)船的水下輻射噪聲水平。

被動(dòng)聲吶目標(biāo)識(shí)別主要是根據(jù)目標(biāo)輻射噪聲的特征來實(shí)現(xiàn)。功率譜估計(jì)及LOFAR 分析是獲取目標(biāo)噪聲特性的有效方法，即通過時(shí)域到頻域的變換，將時(shí)間域上的復(fù)雜波形轉(zhuǎn)換成頻域上各頻率分量的分布特征。陳敬軍等[7]、王菲等[8]利用輻射噪聲功率譜對(duì)線譜和連續(xù)譜的提取方法進(jìn)行了論述。螺旋槳噪聲是艦艇、魚雷、蛙人運(yùn)載器等水中目標(biāo)的主要噪聲源。螺旋槳噪聲常常會(huì)產(chǎn)生幅度調(diào)制，通過解調(diào)處理的調(diào)制譜中存在著許多離散線譜，其位置對(duì)應(yīng)螺旋槳的軸頻、葉頻及其諧波。利用這些離散線譜，可估計(jì)螺旋槳的軸頻和葉片數(shù)，從而為被動(dòng)聲吶目標(biāo)檢測(cè)和分類提供重要依據(jù)。陶篤純[9]研究了螺旋槳的空化噪聲和噪聲節(jié)奏的物理機(jī)理。吳國(guó)清等[10]對(duì)艦船輻射噪聲的線譜進(jìn)行多方面的研究，提取了艦船輻射噪聲的線譜特征、雙重譜特征以及平均功率譜特征，并利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)艦船目標(biāo)進(jìn)行分類。程玉勝等[11]系統(tǒng)研究了水聲目標(biāo)識(shí)別的機(jī)理、建模、特征提取和識(shí)別方法。

為了反蛙人作戰(zhàn)，世界各海軍強(qiáng)國(guó)均在水下蛙人警戒探測(cè)方面開展了大量工作。加拿大研制的蛙人探測(cè)聲吶對(duì)使用運(yùn)載器的蛙人的探測(cè)距離最遠(yuǎn)可達(dá)2 000 m，并可360o全向監(jiān)視或扇面監(jiān)視[12-13]。李剛強(qiáng)等[14]針對(duì)蛙人運(yùn)載器裝備研制的需要，設(shè)計(jì)了基于HLA 的蛙人運(yùn)載器作戰(zhàn)效能評(píng)估系統(tǒng)。宋宏健等[15]研制的水下反恐監(jiān)視系統(tǒng)，其設(shè)備包含了水下蛙人探測(cè)聲吶和小型水下探查機(jī)器人等。

雖然近年來水聲信號(hào)處理和識(shí)別技術(shù)有了明顯進(jìn)步，水聲目標(biāo)探測(cè)設(shè)備的智能化程度也越來越高，但是對(duì)蛙人運(yùn)載器這類小、慢目標(biāo)的探測(cè)仍面臨諸多困難。本文針對(duì)蛙人水下運(yùn)載器實(shí)際探測(cè)需求，系統(tǒng)開展了某型蛙人運(yùn)載器的水池測(cè)量和海上測(cè)量實(shí)驗(yàn)，采集了某型蛙人運(yùn)載器不同工況條件下的輻射噪聲信號(hào)，分析了其聲源級(jí)和指向性，提取了其時(shí)域、頻域典型特征，為蛙人運(yùn)載器的水下探測(cè)、識(shí)別研究提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

1 輻射噪聲測(cè)量實(shí)驗(yàn)

參照GJB 4057—2000：艦船噪聲測(cè)量方法[5]開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)組織。實(shí)驗(yàn)測(cè)量?jī)?nèi)容主要包括蛙人運(yùn)載器輻射噪聲指向性、寬頻帶聲壓級(jí)和頻譜特征。實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地在中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所北海研究站消聲水池和青島外海試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行。消聲水池大小為20 m×12 m×8 m，六面安裝有消聲尖劈，水池的自由場(chǎng)范圍為10 m×6 m×3.85 m，實(shí)驗(yàn)設(shè)備布放在水池自由場(chǎng)范圍內(nèi)。消聲水池實(shí)驗(yàn)主要完成運(yùn)載器輻射噪聲聲源級(jí)指向性測(cè)量，海上實(shí)驗(yàn)主要完成運(yùn)載器輻射噪聲時(shí)頻特征測(cè)量。實(shí)驗(yàn)時(shí)設(shè)計(jì)了4種典型工況，分別對(duì)應(yīng)運(yùn)載器推進(jìn)力載荷的12.5%、25%、50%和100%時(shí)的航速，螺旋槳為三葉槳結(jié)構(gòu)。

蛙人運(yùn)載器水池實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如圖2所示，運(yùn)載器固定在可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)臺(tái)上，位置距水面3 m 處，3 只測(cè)量水聽器間距0.5 m，垂直吊放在距運(yùn)載器5 m處，運(yùn)載器中心點(diǎn)與第2只水聽器中心點(diǎn)位于同一水平面。運(yùn)載器指向性測(cè)量時(shí)，運(yùn)載器處于工況二狀態(tài)，停止所有與實(shí)驗(yàn)無關(guān)的機(jī)械設(shè)備，實(shí)驗(yàn)初始狀態(tài)螺旋槳正對(duì)水聽器，開啟伺服電機(jī)使轉(zhuǎn)臺(tái)緩慢勻速旋轉(zhuǎn)360o，共完成兩次有效測(cè)量。運(yùn)載器聲源級(jí)測(cè)量時(shí)，水聽器處于運(yùn)載器輻射噪聲最大部位延長(zhǎng)線上，分別測(cè)量運(yùn)載器4 種典型工況的聲源級(jí)，每種工況測(cè)量時(shí)均按要求記錄航速穩(wěn)定后的3 min有效信號(hào)。

圖2 消聲水池測(cè)量蛙人運(yùn)載器輻射噪聲的布設(shè)示意圖Fig.2 Layout diagram of measuring the radiation noise of frogman vehicle in anechoic pool

蛙人運(yùn)載器海上實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如圖3所示。測(cè)試海域水深為35 m，海底地形平坦，底質(zhì)為泥沙底，海況為2級(jí)，天氣晴，微風(fēng)，周圍5 km范圍內(nèi)沒有其他艦船目標(biāo)，與實(shí)驗(yàn)無關(guān)的機(jī)械設(shè)備均停止運(yùn)轉(zhuǎn)。海上實(shí)驗(yàn)測(cè)量設(shè)備由12個(gè)陣元的聲學(xué)剛性線陣(水聽器間距0.25 m)、電子儀器艙(配置姿態(tài)儀、數(shù)據(jù)采集單元、通信單元和供電單元)、海洋表面浮體(配置北斗定位設(shè)備和通信天線)、甲板記錄單元(配置水聲信號(hào)處理與顯控軟件)等組成。聲學(xué)剛性線陣安裝于電子儀器艙上部，并坐底布放于A點(diǎn)，蛙人攜帶水下運(yùn)載器由B點(diǎn)開始做勻速直線運(yùn)動(dòng)航向A點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)間相距500 m，水下作業(yè)深度為10 m，蛙人在A、B兩點(diǎn)間往返一次計(jì)為一個(gè)航次，分別以工況一、工況二和工況三(不同行進(jìn)速度)狀態(tài)航行，共進(jìn)行3個(gè)有效航次的測(cè)量。因運(yùn)載器工況四為極限工況，并非蛙人水下作業(yè)常用工況，且僅能航行3 min，故海上測(cè)試僅規(guī)劃實(shí)施了工況一至工況三的航次。數(shù)據(jù)處理中，針對(duì)12 元陣波束補(bǔ)償后的時(shí)域數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析和處理。

圖3 海上測(cè)量蛙人運(yùn)載器輻射噪聲的布設(shè)示意圖Fig.3 Layout diagram of measuring the radiation noise of frogman vehicle at sea

2 數(shù)據(jù)分析處理方法

2.1 聲源級(jí)分析方法

聲源級(jí)是聲軸上距聲源1 m處產(chǎn)生的聲強(qiáng)相對(duì)于參考聲強(qiáng)的分貝數(shù)，是衡量目標(biāo)輻射噪聲大小的重要參量，其表達(dá)式為

式中：I1為距聲源1 m 處的聲強(qiáng)，I0為參考聲強(qiáng)。參考聲強(qiáng)指均方根聲壓為1 μPa 的平面波的聲強(qiáng)，聲軸指聲源指向性圖的最大響應(yīng)方向。

目標(biāo)輻射噪聲為寬帶噪聲，不同頻率上的噪聲強(qiáng)度各不相同。由于水下目標(biāo)輻射噪聲的機(jī)理很復(fù)雜，聲源級(jí)難以通過理論計(jì)算得到，需要進(jìn)行實(shí)際測(cè)量。

測(cè)量步驟：

(1)在聲源的一定距離處和某一頻率f附近的1Hz帶寬內(nèi)，測(cè)量輻射聲場(chǎng)的聲壓譜級(jí)；

(2)按作業(yè)水域聲傳播規(guī)律折算得到距聲源1 m處的聲壓譜源級(jí)LSP；

(3)已知聲壓譜源級(jí)LSP與頻率的關(guān)系曲線后，在被動(dòng)聲吶接收帶寬內(nèi)對(duì)各個(gè)頻率分量的譜級(jí)值作功率求和，即得出噪聲輻射目標(biāo)的聲源級(jí)LS。

2.2 頻域特征分析方法

輻射噪聲頻域分析包括LOFAR 譜分析和DEMON譜分析。

針對(duì)獲取的輻射噪聲陣元域信號(hào)，做LOFAR信號(hào)處理。對(duì)于長(zhǎng)度為N的平穩(wěn)隨機(jī)過程，其功率譜可用周期圖來估計(jì)，表達(dá)式為

針對(duì)獲取的輻射噪聲陣元域信號(hào)，做DEMON信號(hào)處理。絕對(duì)值低通解調(diào)是寬帶噪聲解調(diào)最常用的方法，其提取包絡(luò)譜的主要過程為：首先將接收到的目標(biāo)輻射噪聲經(jīng)過帶通濾波后將信號(hào)取絕對(duì)值，然后將取絕對(duì)值后的信號(hào)通過低通濾波器，最后進(jìn)行譜分析即可得到該信號(hào)的包絡(luò)譜。

對(duì)于周期性局部平穩(wěn)過程的目標(biāo)輻射噪聲，其包絡(luò)譜一般有多根線譜，對(duì)應(yīng)不同的調(diào)制頻率和倍頻分布，首先考慮單根線譜的情況。數(shù)學(xué)模型可以表示為

其中：x(t)是窄帶平穩(wěn)白色高斯隨機(jī)過程，m為調(diào)制系數(shù)，0

其中：B是寬帶噪聲x(t)的帶寬，B0為頻率分辨率，T為信號(hào)長(zhǎng)度。輻射噪聲包絡(luò)譜中軸頻f0處的譜強(qiáng)度為

因?yàn)榫植科椒€(wěn)高斯過程S(t)加上平穩(wěn)高斯噪聲n(t)得到的Y(t)仍然可近似視為一個(gè)局部平穩(wěn)高斯過程，式(8)可轉(zhuǎn)化為

比例因子α的計(jì)算公式為

α與輸入信噪比RSN有關(guān)，直接影響輻射噪聲包絡(luò)譜的調(diào)制深度，當(dāng)RSN>>1 時(shí)，α≈1；當(dāng)RSN<<1時(shí)，α≈RSN。

這種情況下對(duì)應(yīng)的目標(biāo)輻射噪聲包絡(luò)譜零頻率譜強(qiáng)度S(0)、連續(xù)譜均值μ0和標(biāo)準(zhǔn)差σ0分別為

包絡(luò)譜軸頻f0處的譜強(qiáng)度為

3 實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果分析

3.1 聲源級(jí)測(cè)量結(jié)果

根據(jù)水池聲源級(jí)實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果，選取水聽器接收信號(hào)時(shí)長(zhǎng)為3 min 的穩(wěn)定信號(hào)進(jìn)行聲源級(jí)分析，采樣頻率為128 kHz，頻譜分析采用1/3 oct線性平均方式，加窗類型為漢寧窗，平均時(shí)間為8 s。四種航速下的1/3 oct頻帶聲壓級(jí)如圖4所示。

圖4 不同工況下蛙人運(yùn)載器輻射噪聲的頻譜隨頻率變化的曲線Fig.4 Noise spectrum curves radiated by the frogman vehicle under different working conditions

與環(huán)境噪聲頻譜相比，工況一的輻射噪聲有效頻段為100 Hz～2 kHz 和22～22.5 kHz。隨著運(yùn)載器航速載荷的增加，輻射噪聲高頻部分的能量隨之增加，工況二、三、四的輻射噪聲的有效頻段變?yōu)?00 Hz以上的測(cè)量頻段，800 Hz頻點(diǎn)處聲壓級(jí)提高了19 dB。將寬頻帶聲壓級(jí)的測(cè)量結(jié)果折算到距運(yùn)載器1 m處計(jì)算運(yùn)載器的聲源級(jí)，表1給出了運(yùn)載器四種推進(jìn)載荷航速下聲源級(jí)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。工況一至工況四的聲源級(jí)分別為97.2、106.3、117.9 和130.2 dB。

表1 不同工況下蛙人運(yùn)載器輻射噪聲全頻帶聲源級(jí)Table 1 Source levels of the radiation noise of frogman vehicle in full frequency band under different working conditions

3.2 指向性分析

根據(jù)水池指向性實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果，起始狀態(tài)螺旋槳正對(duì)水聽器，使運(yùn)載器均勻且慢速地旋轉(zhuǎn)360o，選取穩(wěn)定信號(hào)段的有效信號(hào)，采樣頻率為128 kHz，頻譜分析采用線性平均方式，加窗類型為漢寧窗，平均時(shí)長(zhǎng)為8 s，將寬頻帶聲壓級(jí)的測(cè)量結(jié)果折算到距運(yùn)載器1 m 處計(jì)算不同方位角運(yùn)載器的聲源級(jí)。運(yùn)載器旋轉(zhuǎn)方位角的功率譜如圖5所示。由圖5可見，運(yùn)載器500 Hz以下低頻部分的聲壓級(jí)隨方位角變化，從0°開始聲壓級(jí)呈變?nèi)踮厔?shì)至180°為最弱，再到360°又逐漸增強(qiáng)。此規(guī)律是符合運(yùn)載器尾部螺旋槳輻射噪聲遠(yuǎn)離或靠近接收水聽器的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。而在高頻22.5 kHz附近出現(xiàn)頻域峰值，但聲壓級(jí)穩(wěn)定，與方位角沒有關(guān)系。圖6 給出了運(yùn)載器2次旋轉(zhuǎn)測(cè)量實(shí)驗(yàn)全頻帶指向性曲線的均值，加粗實(shí)線為平滑平均后的指向性結(jié)果，曲線基本對(duì)稱，不完全對(duì)稱是與轉(zhuǎn)臺(tái)在水下受螺旋槳運(yùn)轉(zhuǎn)推力的作用，不能完全保證轉(zhuǎn)臺(tái)勻速旋轉(zhuǎn)有關(guān)。

圖5 不同方向上蛙人運(yùn)載器輻射噪聲的功率譜Fig.5 Noise power spectrums radiated by the frogman vehicle in different directions

圖6 蛙人運(yùn)載器輻射噪聲的指向性曲線Fig.6 The directivity curve of the radiation noise of frogman vehicle

因此運(yùn)載器輻射噪聲在低頻部分是有指向性差異的，正對(duì)螺旋槳方向的聲壓級(jí)最大，而頭部方向的聲壓級(jí)最小。實(shí)際應(yīng)用中海上蛙人運(yùn)載器是呈攻擊狀態(tài)的，即運(yùn)載器頭部朝著水聽器行進(jìn)，運(yùn)載器的聲源級(jí)在實(shí)際計(jì)算中是偏小的。

3.3 頻域特征分析

根據(jù)運(yùn)載器線譜頻率特征海上測(cè)量實(shí)驗(yàn)，圖3中運(yùn)載器起始點(diǎn)B距接收點(diǎn)A約500 m，以工況一、工況二和工況三在A、B兩點(diǎn)間依次往返。截取每次航行數(shù)據(jù)中有效且平穩(wěn)的時(shí)長(zhǎng)為10 s的信號(hào)做頻域特征分析。其中0～10 s內(nèi)的信號(hào)是運(yùn)載器在工況一的航行數(shù)據(jù)，10～20 s 內(nèi)的信號(hào)是運(yùn)載器在工況二的航行數(shù)據(jù)，20～30 s 內(nèi)的信號(hào)是運(yùn)載器在工況三的航行數(shù)據(jù)，各陣元采集的信號(hào)連續(xù)且穩(wěn)定。

頻域LOFAR 譜分析時(shí)間窗1 s，重疊長(zhǎng)度為0.5 s，在如圖7所示運(yùn)載器低頻部分(2000 Hz以下)的LOFAR譜中，頻域特征可視為一段寬頻段信號(hào)，帶寬起始頻率為150 Hz，截止頻率隨著推進(jìn)器載荷增加。在如圖8所示運(yùn)載器高頻部分(22～23.5 kHz)有明顯的線譜特征，相同航速下相鄰兩線譜間的差值是恒定的，試驗(yàn)中3種航速下相鄰兩線譜間的差值依次為82、97、122 Hz，這里數(shù)值的差異即可反映出運(yùn)載器不同推進(jìn)載荷航速下的頻域特征差異。

圖7 不同工況下不同時(shí)段輻射噪聲低頻部分的LOFAR譜Fig.7 The LOFAR spectrums of the radiation noise at low frequencies in different time intervals under different working conditions

圖8 不同工況下不同時(shí)段輻射噪聲高頻部分的LOFAR譜Fig.8 The LOFAR spectrums of the radiation noise at high frequencies in different time intervals under different working conditions

對(duì)所截取的頻率為22～23.5 kHz 的高頻段信號(hào)進(jìn)行DEMON譜分析，采用平方法的解調(diào)方式，譜分析時(shí)間窗長(zhǎng)為1 s，重疊長(zhǎng)度為0.5 s，試驗(yàn)中三種航速下運(yùn)載器DEMON 譜分析結(jié)果如圖9所示。結(jié)合能量原理對(duì)DEMON譜進(jìn)行基于背景噪聲的修正，工況一和工況二線譜特征明顯，可以區(qū)分出軸頻和葉頻及其諧波簇。三種航速下的軸頻和葉頻譜線值如表2所示。工況一的軸頻值28 Hz，葉頻及其四次諧波簇的值依次為82、164、246和410 Hz；工況二的軸頻值為33 Hz，葉頻及其四次諧波簇的值依次為97、195、291 和388 Hz；工況三的軸頻約為42 Hz，葉頻及其二次諧波簇的值依次為117、234 Hz，結(jié)合圖4(c)中工況三的頻域連續(xù)譜升高，逐漸淹沒了22～23.5 kHz 帶寬內(nèi)的線譜，因此DEMON譜中的線譜信噪比較弱。通過葉頻和軸頻的比可以推算螺旋槳葉片數(shù)，三種航速下葉頻和軸頻的比依次為2.92、2.93、2.78，四舍五入取整，數(shù)值為3，符合運(yùn)載器螺旋槳的三葉槳結(jié)構(gòu)。

表2 不同工況下輻射噪聲的軸頻、葉頻譜線值統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistical table of spectrum line values of the radiation noise at axial frequencies and blade frequencies under different working conditions

圖9 不同工況下不同時(shí)段輻射噪聲高頻部分的DEMON譜Fig.9 The DEMON spectrums of the radiation noise at high frequencies in different time intervals under different working conditions

4 結(jié)論

本文針對(duì)某型蛙人水下運(yùn)載器的輻射噪聲特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試和分析研究。從測(cè)試分析結(jié)果可以看出，該蛙人運(yùn)載器的輻射噪聲能量主要集中在低頻150 Hz～1 kHz 和高頻22～23.5 kHz 部分，工況四的聲源級(jí)達(dá)到了約130 dB，聲源相對(duì)較高，不利于蛙人保持隱蔽，且續(xù)航能力較差。綜合測(cè)量結(jié)果表明，工況二適合于本型運(yùn)載器長(zhǎng)時(shí)間的水下作業(yè)。運(yùn)載器輻射噪聲在低頻部分是有指向性差異的，正對(duì)螺旋槳方向的聲壓級(jí)最大，而頭部方向的聲壓級(jí)最小。在實(shí)際應(yīng)用中，海上蛙人運(yùn)載器呈攻擊狀態(tài)，即運(yùn)載器頭部朝著水聽器行進(jìn)，運(yùn)載器的聲源級(jí)在實(shí)際計(jì)算中偏小。運(yùn)載器螺旋槳特征反映在功率譜的高頻部分，其特征是一系列相同間隔的線譜。線譜的間隔可反映螺旋槳的轉(zhuǎn)速，該間隔與DEMON譜中螺旋槳葉頻數(shù)值一致。在DEMON譜中可看到明顯的軸頻、葉頻和各次諧波簇，螺旋槳轉(zhuǎn)速增大，軸頻和葉頻隨之增大。葉頻和軸頻的比基本固定，其值為螺旋槳槳葉數(shù)，與文中實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果一致。

本文的研究結(jié)果為蛙人運(yùn)載器的實(shí)際應(yīng)用、蛙人運(yùn)載器的探測(cè)定位和目標(biāo)識(shí)別提供了典型特征依據(jù)。同時(shí)，也為蛙人運(yùn)載器的設(shè)計(jì)提供了參考，運(yùn)載器必須考慮有效的減振降噪措施，以提升蛙人水下隱身能力。