传声器多臂螺旋阵列优化设计

杭州爱华仪器致力于解决平面多臂螺旋传声器阵列几何优化问题，通过建立一种多臂螺旋阵列的通用设计模型，以波束主瓣小和波束旁瓣低为双重目标，采用多目标遗传进化算法，获得多臂螺旋阵列构型的非支配解集。

首先，当螺旋角固定时，通过搜索传声器在臂上的位置，实现阵列优化设计；随后，增加螺旋角为设计变量，开展臂上传声器位置和阵列螺旋角的协同设计；最后，通过与对数多臂螺旋阵列和Ｕｎｄｅｒｂｒｉｎｋ螺旋阵列的对比，验证本文所提方法的有效性。

多臂螺旋阵列优化设计模型：多臂螺旋阵列是由多个单螺旋围绕中心点均匀旋转而生成，如图所示。多臂螺旋阵列拥有Ｎａ个螺旋臂，每条螺旋臂上拥有Ｎｍ只传声器。每条臂的切线与阵列中心半径的夹角为螺旋角α，该参数控制多臂螺旋线的螺旋圈数。ｒｍａｘ和ｒｍｉｎ界定了排布传声器的环形区域。

多臂螺旋传声器阵列

阵列几何模型表明，可用于多臂螺旋阵列设计的参数包括：传声器的极径、螺旋角、传声器所在位置的最小和最大极径、螺旋臂数量、每个臂上传声器数量。传声器所在位置的最大极径ｒｍａｘ由阵列的孔径决定，取决于声源的下限频率。

传声器位置所在的最小极径ｒｍｉｎ亦可根据某些物理约束（如光学相机的尺寸）来事先确定。当传声器数量一定时，螺旋臂数量Ｎａ和臂上传声器数量Ｎｍ会形成有限数量的组合。杭州爱华仪器视二者组合形式已知，以传声器的极径以及螺旋角为设计变量，寻求传声器阵列的最佳布局。