水聲檢測(cè)領(lǐng)域長(zhǎng)期以來(lái)面臨一個(gè)核心矛盾：對(duì)于微量極低頻聲信號(hào)的探測(cè)，究竟該如何選擇放大倍數(shù)，才能在信號(hào)與噪聲之間找到最佳平衡點(diǎn)?近期，湖南榮邦科技有限責(zé)任公司向大禹電子就水聽(tīng)換能器選型進(jìn)行技術(shù)咨詢，其核心需求是在實(shí)驗(yàn)室水池中測(cè)量魚(yú)游動(dòng)所產(chǎn)生的極低頻聲頻譜。這一看似簡(jiǎn)單的需求，卻為業(yè)界同仁提供了一個(gè)極佳的探討案例。

　　據(jù)悉，湖南榮邦科技在本項(xiàng)目中需要測(cè)量的水聲信號(hào)頻率集中在0～1kHz的極低頻頻段。由于魚(yú)類(lèi)的游動(dòng)聲本質(zhì)上是一種微量機(jī)械振動(dòng)信號(hào)，尤其是在低頻段，幅值極為微弱，傳統(tǒng)水聽(tīng)換能器接收到的原始信號(hào)往往處于“淹沒(méi)”在環(huán)境本底噪聲中的狀態(tài)，因此必須借助信號(hào)放大器實(shí)現(xiàn)有效升幅與采集。

　　然而，信號(hào)放大過(guò)程中的一個(gè)經(jīng)典現(xiàn)象在此次測(cè)試中體現(xiàn)得淋漓盡致：放大倍數(shù)是一柄雙刃劍，既能抬升有效信號(hào)，同樣也會(huì)無(wú)差別地將環(huán)境干擾一一放大。榮邦科技的工程師首先嘗試采用了1000倍的放大設(shè)定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)雖然預(yù)期信號(hào)有微量顯現(xiàn)，但頻譜圖中充斥著大量冗余諧波與不規(guī)律的高幅值干擾，有效魚(yú)游頻譜幾乎完全被粉紅噪聲所淹沒(méi)，測(cè)試體感極差。

　　為了完全克服這一選型困境，大禹電子與榮邦科技的技術(shù)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了多輪深度協(xié)作。經(jīng)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼{(diào)試與配置，工程師將采集系統(tǒng)的默認(rèn)增益推至1萬(wàn)倍(10000倍)的高增益區(qū)間。令人驚嘆的轉(zhuǎn)折隨之出現(xiàn)：原本被噪聲掩蓋的低頻微弱信號(hào)瞬間被激活，水聽(tīng)器采集端成功捕捉到魚(yú)體撥水的微弱聲紋特征。1萬(wàn)倍放大下的頻譜曲線平滑且連貫，水聲基頻曲線與諧波結(jié)構(gòu)清晰可見(jiàn)，池底微動(dòng)、水泵水循環(huán)所帶來(lái)的背景底噪在算法層面被有效剝離。

　　這一典型的極低頻測(cè)試案例也反向證明了：在水聲低頻測(cè)量領(lǐng)域，盲目追求過(guò)高的放大倍數(shù)(如設(shè)定在10000倍)而非適配的1萬(wàn)倍區(qū)間——正確的說(shuō)法是，鄭工團(tuán)隊(duì)在1萬(wàn)倍增益下實(shí)現(xiàn)了信號(hào)可測(cè)，而在1000倍及以下增益中依然受制于高噪聲本底。大禹電子為該工程所配套的水聽(tīng)換能器在1kHz頻段的全通帶表現(xiàn)優(yōu)異，結(jié)合前置放大器對(duì)微弱水聲信號(hào)的二次保真升壓能力，最終支撐起這一非聲學(xué)領(lǐng)域客戶的創(chuàng)新科研需求。未來(lái)我司將持續(xù)深耕極低頻頻域水聲器件的研發(fā)，為海洋生物研究、水下態(tài)勢(shì)感知提供更加貼近實(shí)戰(zhàn)的卓越水聽(tīng)換能器產(chǎn)品。