当前课程知识点：声纳技术 > 第三章 声纳定向技术 > 3.2 振幅测向——振幅差值法测向 > 3.2.1 学习视频
本知识点讲解了振幅差值测向的基本原理、特点以及实际应用。
好，下面我们开始学习新的内容
上次课我们学习了最大值测向
最大值测向是直接利用声系统的指向性
来完成目标方位测量的
最大值侧向简单易于实现
且测量时是在最大位置
因此
信噪比比较高
但也存在着
测向精度差、反应速度慢等问题
那么有没有别的
测向精度更高、反应速度更快一些的测向方法呢？
有
这就是我们这次课所要学习的
另一种利用振幅来测向的方法
振幅差值法测向
本次课的内容
包括：
幅差值测向的原理、特点及应用
下面
首先看振幅差值测向的原理
如图所示
有两个接收阵1和2
两个阵的性能完全相同
完全相同的阵
意味着当两个阵方向性函数的主极大值方向一样
则对任何方向的声信号两个阵输出的幅度一样
假设它们各自方向性函数的主极大值方向为N1和N2
其夹角为α
即两个接收阵的波束存在着一定的重叠
假设
波束交点A
与接收点O之间的连线方向
为参考方向
病标记为N0
那么我们不难发现
若声波沿N0方向入射
两接收阵输出幅度相同
假设对同一目标信号
接收阵1的输出为u1
接收阵2的输出为u2
目标方向偏离参考方向N0的角度为Δα
若利用相减后的输出作显示
则差值幅度随偏离参考方向N0的角度Δα的增大而增大
而利用两个性能完全一样的接收阵
的输出幅度差来进行测向的方法
称为振幅差值法
若设u=u1-u2
则当u＝0时
意味着目标在正前方
u>0时
目标偏左
而且u越大
偏离参考方向的的越大
u<0时
目标偏右
而且差值u的绝对值越大
偏离角度越大
因此
可根据u的大小和极性来判断目标方位
需要注意的是
差值u的大小随Δα的变化是不均匀的
而且在N0方向附近
即Δα很小时
u的变化显著
当Δα等于接收阵的指向性半开角时
达到最大
后差值Δα开始减少
下面分析一下振幅插值法测向的特点
首先
由于差值信号在Δα=0附近斜率较大
即微小的角度偏离
就会有较大的差值信号产生
因此
其测量精度和反应速度要优于最大值测向
其次
振幅差值法的等信号轴（N0方向）
并不在波束的最大值方向
因而接收作用距离不如最大值测向
因此
振幅差值法测向一般不直接用来测向
而是利用差值信号幅度在偏离α=0时数值较大的特点
对目标进行自动跟踪及目标方位的自动侦察
例如在鱼雷上常用这一方法进行声自导
好了
下面
就以一侦察仪为例
来说明如何应用振幅差值法测向
侦察仪通常工作于被动接收状态
它要求能快速发现声源方位
下面给出了一种侦查仪测向的实现方案
它是利用四个在水平方向内
具有圆形方向性的换能器组成一个四元阵
即每个换能器方向性图是一个圆形
主极大方向的接收信号幅度为U0
而四个相同的换能器辐射方向在水平面内互成90°
以x方向为参考方向
目标方向与x方向夹角的为α
假设对同一目标各接收器输出幅度
分别记为u1、u2、u3、u4
我们看
实际上当目标在任一方向时
只会有两个接收器有输出
其它两个接收器输出为0
按目标位置所在的象限
可分为四种情况
首先看目标在第I象限的情况
此时
1号换能器和4号换能器有输出
2号、3号换能器的输出为0
目标方向与x轴方向的夹角为α
通过在1号换能器的方向性图上
作一条辅助线
我们不难发现
1号换能器的输出u1可表示为U0sinα
同样
通过在4号换能器的方向性图上
作一条辅助线
我们不难发现
4号换能器的输出u4可表示为U0cosα
我们所关心的差值信号
如果将差值信号u1-u3
加到指示器的垂直偏转板上
而将差值信号u4-u2
加到指示器的水平偏转板上
则指示器显示的直线与水平线的夹角ψ
满足：
tgψ=(u1-u3)/(u4-u2)
将u1、u2、u3、u4的取值代入
可知
tgψ=tgα
当目标在第Ⅱ象限时
1号、2号换能器有输出
3号、4号的输出为0
同样通过作辅助线
可得到1号换能器的输出u1=U0sinα
2号换能器的输出u2=U0cosα
同样
将差值信号u1-u3
加到指示器的垂直偏转板上
而将差值信号u4-u2
加到指示器的水平偏转板上
则指示器显示的直线与水平线的夹角ψ
满足：tgψ=-tgα
同样
当目标在第Ⅲ象限时时
2号、3号换能器有输出
1号、4号的输出为0
通过作辅助线
可得到2号和3号换能器的输出
指示器显示的直线与水平线的夹角ψ满足
tgψ=tgα
当目标在第Ⅳ象限时
通过作辅助线
可得到3号、4号换能器的输出
指示器显示的直线与水平线的夹角ψ满足
tgψ=-tgα
总结一下
不难发现
无论目标在哪个方向
只要将差信号
u1-u3加于指示器垂直偏转板
u4-u2加于指示器水平偏转板时
屏上亮线与水平方向的夹角ψ
即为目标方向
但此时
还需判断目标在前方或后方
这一点如何判断呢？
大家看这四个公式
当在前方时
即在第1、2象限时
u1有输出
而当在后方时
即在第3、4象限时
u3有输出
可以通过判断1或3号接收器是否有输出来测定
若l号接收器有输出
则目标在前方
若3号有输出
则目标在后方
以上就是振幅差值测向法在侦查仪中的应用
利用4个换能器差值信号的比值
可以获得目标的方位角
而且测向精度高、反应速度快
本次课介绍了另一种振幅测向方法
他的原理是利用两个完全相同接收阵输出的差值来测向
测向精度高、反应速度快
多应用于声自导装置中
本次课就介绍到这里
谢谢
再见
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--1.2.3 本节小测验
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