声学的相关概念

波束角传感器在发射超声波时存在波束角的概念。超声波传感器在发射超声波时沿传感器中轴线的延长线(垂直于传感器表面)方向上的超声射线能量最大。由此向外其他方向上的声波能量逐渐减弱。以传感器中轴线的延长线为轴线，由此向外，至能量强度减少一半(-3dB)处，这个角度被称为波束角。主瓣、旁瓣、后瓣、波束宽度天线方向图上，最大辐射波束叫做主瓣，主瓣旁边的小波束叫做旁瓣。与主瓣相反方向上的旁瓣叫后瓣。在主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低3dB（功率密度降低一半）的两点间的夹角定义为波瓣宽度（又称波束宽度或主瓣宽度或半功率角）。波瓣宽度越窄，方向性越好，作用距离越远，抗干扰能力越强。减少旁瓣的最简单的方法是：减少物体的尺寸，使其小于或者等于波长的一半，此时将不会产生旁瓣效应。CW波：连续波Totalacousticharmonicdistortion总的声谐波失真谐波失真（THD）指原有频率的各种倍频的有害干扰，是由于系统不是完全线性造成的，它通常用百分数来表示。放大1kHZ的频率信号时会产生2kHZ的2次谐波和3kHZ及许多更高次的谐波，理论上此数值越小，失真度越低。由于放大器不够理想，输出的信号除了包含放大了的输入成分之外，还新添了一些原信号的2倍、3倍、4倍……甚至更高倍的频率成分（谐波），致使输出波形走样。这种因谐波引起的失真叫做谐波失真。谐波失真的计算谐波失真可以用功率比或百分比表示。把谐波失真表示为功率比形式，可以用下面的公式：其中Phd是谐波失真的功率，单位是dBc；Pfund是基频信号的功率，单位是dB或dBm；Pharm是感兴趣谐波的功率，单位是dB或dBm。将功率转换到电压，就可以用百分比表示谐波失真：在某些应用中，谐波失真用总谐波失真百分比（THD）来度量。这个度量包括整个频带中各次谐波的功率之和，可以用下述方程定义：傅立叶变换傅立叶变换，表示能将满足一定条件的某个函数表示成三角函数（正弦和/或余弦函数）或者它们的积分的线性组合。在不同的研究领域，傅立叶变换具有多种不同的变体形式，如连续傅立叶变换和离散傅立叶变换。最初傅立叶分析是作为热过程的解析分析的工具被提出的。f(t)是t的周期函数，如果t满足狄里赫莱条件：在一个以2T为周期内f(X)连续或只有有限个第一类间断点，附f（x）单调或可划分成有限个单调区间，则F（x）以2T为周期的傅里叶级数收敛，和函数S（x）也是以2T为周期的周期函数，且在这些间断点上，函数是有限值；在一个周期内具有有限个极值点；绝对可积。则有下图①式成立。称为积分运算f(t)的傅立叶变换，②式的积分运算叫做F(ω)的傅立叶逆变换。F(ω)叫做f(t)的像函数，f(t)叫做F(ω)的像原函数。F(ω)是f(t)的像。f(t)是F(ω)原像。①傅立叶变换②傅立叶逆变换水声换能器（换能器阵）声纳设备的功能，就是收听水下有用信号并把它转变为电信号以供视听；或者自身产生一个电信号再转变为声信号在水介质中传播，遇到目标后反射回来再进行接收，转变为电信号供收听或观察，由此来判断被测物体的方位和距离。在这个水下电声信号的转换过程中，关键设备就是水声换能器或是换能器阵。多普勒声纳最小二乘法（又称最小平方法）是一种数学优化技术。它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配。利用最小二乘法可以简便地求得未知的数据，并使得这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小。最小二乘法还可用于曲线拟合。其他一些优化问题也可通过最小化能量或最大化熵用最小二乘法来表达。