聲學調查設備的系統白噪聲是影響設備性能的重要指標之一。系統白噪聲主要包括電路白噪聲和系統感應的空問噪聲，這些噪聲一般是隨機信號，如硬件電路中元器件內部電了熱運動等，也可能是由于系統設計或電路布線不當等原因引入的固定頻率的干擾。
聲學調查設備重要功能之一是用來獲取海洋中的噪聲信號，通過分析處理來提取關注的信息，確定測量目標的狀態和性質。而海洋背景噪聲或水下運動物體輻射出的噪聲信號都是弱信號，如果聲學調查設備的系統白噪聲高于要測量的環境噪聲，則不利于所關注信息的提取，或提取出錯誤的信息，這就對聲學調查設備系統的白噪聲提出了較高的要求。目前，對系統白噪聲的測量還沒有明確的方法，本文通過研究分析，提出了兒種聲學調查設備系統白噪聲測量方法，作為檢測聲學調查設備系統白噪聲方法的參考。
1 聲學調查設備的基本組成
常見的聲學調查設備一般由壓電陶瓷水聽器、信號傳輸纜、聲信號采集存儲系統組成，其組成框圖如圖1.壓電陶瓷水聽器主要包括壓電陶瓷和前置放大電路兩部分，壓電陶瓷水聽器捕獲到的聲信號通過前置放大電路放大后，經信號傳輸纜進入聲信號采集存儲系統。聲信號采集存儲系統將接收的信號經放大、濾波、Afi轉換等處理后再將模擬聲信號轉換為數字信號，并進行存儲和顯示。
聲學調查設備中核心部分為聲信號采集存儲系統，該部分的設計一般有兩種方式:一是采購市場上成熟的產品，例如基于計算機的數據采集卡;二是根據系統特點和測量需求白主研發。
2 自噪聲測量方法
本文通過研究給出了3種比較常用的系統白噪聲測量方法:短路噪聲測量法、低噪聲環境測量法和真空環境測量法。短路噪聲測量法就是在實驗室環境下，將輸入信號端對地短路，消除系統外產生的干擾，系統獲取的信號就認為是該方式測量的系統白噪聲;低噪聲環境測量法就是將整套設備放置在低噪聲環境下進行測量，系統獲取的信號就認為是該方式測量的系統白噪聲，但這種方式測量的前提是要求環境噪聲要足夠低;真空環境測量法是指在隔絕聲傳導和物理振動的真空條件下系統獲取的信號就是系統白噪聲。
2.1 短路噪聲測量法
按照聲信號傳輸采集處理流程，在聲信號的捕獲端、信號傳輸電纜輸入端、信號采集處理端，如圖1所示的A,B,C處分別對地短路\\(消除通過信號輸入端禍合到系統中的噪聲干擾\\)，可測量聲學調查設備不同部分組成系統時引入噪聲的譜級，測量結果可認為是該部分的噪聲，測量值可檢驗該部分設計是否滿足設計指標要求。
2.1.1 聲學側量系統短路噪聲將聲信號采集存儲系統的信號輸入端對地短路，短路位置如圖1所示的A占.輸入信號端,短路后.聲信號妥焦存儲系統進行數據采集，并對采集到的數據進行頻域分析，獲得采集存儲系統白噪聲譜級，據此可檢驗采集存儲系統設計是否滿足設計指標要求，并可根據設備的任務要求對采集存儲系統進行調整設計。一般情況下，要求采集存儲系統的白噪聲為寬帶白噪聲，而且在聲頻測量帶寬內或關心的頻率范圍，系統白噪聲要低于海洋環境噪聲至少6 dB。圖2一圖3給出一種典型的采集存儲系統短路測量的頻域譜密度圖和1啟倍頻程噪聲譜級圖，從圖中可以看出采集存儲系統白噪聲為寬帶白噪聲，1/3倍頻程噪聲譜級在1kHz后達到了一139dB，完全滿足設計指標要求，其結果可作為調查設備系統設計的參考。
2.1.2 信號傳輸電纜信號輸入端短路噪聲信號傳輸電纜在聲學調查設備中用于測量信號的傳輸，在系統中傳輸電纜往往成為干擾傳輸的介質，噪聲強度隨電纜長度的增加而增加。設備中的干擾可通過信號傳輸纜傳遞到聲信號捕獲端，干擾前端聲信號的捕獲;或空問中的干擾信號通過傳輸電纜藕合到聲學調查設備中，所以信號傳輸纜的設計也是聲學調查設備設計中的關鍵。通過電纜信號輸入端短路測量，可以分析出信號傳輸電纜對聲學測量設備的噪聲影響。短路位置B點如圖1所示，圖4一圖5是某聲學調查設備的信號傳輸電纜的短路噪聲的頻域譜密度圖和1/3倍頻程圖。該電纜采用單路信號雙屏蔽設計模式，電纜長度200m，從測量結果可以看出，該設備中的信號傳輸電纜兒乎未引入噪聲。
2.1.3 前置放大端短路噪聲前置放大電路位于聲學調查設備測量系統的前端，前置放大電路信號輸出方式分為單端和差分兩種，相應的信號采集也為單端輸入采集和差分輸入采集。在信號傳輸電纜較短時\\(<50m\\)，前置放大電路可選擇單端輸出或差分輸出，但當信號傳輸電纜長度>50m時，為減小共地電位差引入的共模干擾，前置放大輸出方式選用差分輸出。測量前置放大電路端的白噪聲時，將前置放大電路信號輸入端對地短路，短路位置如圖1所示的C點。圖6一圖7是某聲學調查設備的前置放大電路信號輸入端對地短路的頻域譜密度圖和1 /3倍頻程圖。測量結果和聲信號采集存儲系統的信號輸入端對地短路的測量結果對比可以看出，在低頻段的噪聲干擾高于高頻段噪聲干擾，但滿足設計指標的要求。
以上測量結果是在實驗室環境下得到的，實驗結果不可避免地會引入試驗環境的噪聲，但其結果與測量系統短路時結果相差較小，也可以作為系統白噪聲的參考。
2.2 低噪聲環境的噪聲測量
低噪聲環境是目前測量聲學調查設備白噪聲較易滿足的測量環境。一般選擇交通較少、遠離施工的地方測量，比如千島湖聲學試驗場等，將聲學調查設備布放在試驗水區深夜進行測量，測量結果可以認為是聲學調查設備系統白噪聲。圖8一圖9是聲學調查設備在千島湖的環境噪聲譜密度圖和單通道的1/3倍頻程圖，該聲學調查設備中的水聽器前置放大器采用差分信號輸出。測試結果和千島湖背景噪聲的曲線趨勢吻合性較好。
2.3 真空環境下噪聲測量
真空環境下測量需要將水聽器、信號傳輸電纜及采集存儲系統放在真空環境下并隔絕聲傳導和振動傳導，這種測量方式代價太大，可實現性差，目前很少有人使用，但這種方式的測量可以得到聲學調查設備白噪聲的真實結果。
3 結論
聲學調查設備系統白噪聲是聲學調查設備性能的一個重要技術指標，本文通過對實測數據進行分析研究表明，在短電纜情況下，前置放大器采用單端和差分形式對系統白噪聲影響相差不大。前置放大電路短路噪聲測量法可作為一般聲學調查設備的性能檢測的手段。低噪聲環境的噪聲測量法一般用于聲學調查設備整機的性能測試和軟件算法的驗證。真空環境下噪聲測量法可真實地反映設備白噪聲的大小，但試驗環境較難實現，一般不采用該方法。因此用戶可根據需要和具備的試驗條件選擇合適的白噪聲測量方法，為系統性能驗證和系統設計提供參考依據。
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