低频声有源吸收理论研究

为了吸收低频入射声 ,作者提出了一种有源吸声结构 ,本文从理论上研究了该结构的吸声性能。文章首先建立理论模型 ,然后通过近场方法和求解弹性板 -声腔耦合系统结构响应推导了有源控制前后反射声功率的计算公式 ,然后按声反射功率最小化准则求得最佳有源吸声效果。最后通过一系列算例证明了该吸声结构吸收低频声波的有效性 ,并研究了吸声效果与次级力源位置的关系     

弹性基础上的双层隔振结构声辐射的主动控制

采用阻抗导纳法建立了以弹性矩形板为基础的双层主动隔振系统数学模型。以基础向外的声辐射为控制对象,探讨不同前馈控制策略的声辐射主动控制效果。分别选取两种面向振动及两种面向声辐射的控制性能函数,考察施加控制后弹性基础的辐射声功率,并综合考虑声压分布及控制力幅值等参数对控制效果进行全面地分析比较,进而评价各控制策略的优劣。结果表明,由于结构振动的耦合作用,面向振动的控制策略会恶化某些频段基础向外的辐射声功率,而直接面向声辐射的控制策略则可能会以放大振动响应或需要大的控制力为代价。最后,还对控制力作用位置对控制效果的影响进行了探讨。     

基于声能量密度的自适应主动结构声控制研究

目前,基于自适应滤波的噪声主动控制系统目标有:声势能控制、均方声压控制、声能量密度控制,声势能和均方声压控制忽略了声场动能,使得某处声势能的降低的同时动能增加,以至于封闭声场的总能量增加,产生控制溢出.以矩形封闭空间结构振动-声耦合系统的为研究对象,采用力控方式,建立了以声能量密度最小为控制目标的自适应主动结构声控制系统(ASAC).在应用模态叠加法建立低频声传递函数基础上,分别对腔体弹性壁单频激励振动噪声、有限带宽随机激励振动噪声进行了控制仿真研究.仿真结果表明,基于声能量密度的主动控制比基于均方声压的主动控制降噪效果明显,并使控制后封闭空间声场较为均匀,对溢出问题有明显的改善.此外,还研究了平面上传感器位置变化对降噪效果的影响.     

平面结构有源声吸收理论研究

构建了平面结构的有源吸声结构,以吸收空间任意方向入射的声波,使结构对入射声波的反射最小,实现有源吸声降噪,考虑初、次级结构间耦合声场对结构反射声功率的影响,并利用声功率近场计算方法推导了在斜入射平面波作用下,有源控制前后结构的反射声功率计算公式;并以反射声功率最小准则,得出结构最优吸声效果.通过计算机仿真分析,研究了不同情况下结构的吸声效果.     

振动模态与声模态的耦合特性分析

本文考察具有弹性壁面的矩形封闭空间中壁板振动模态与空间声模态的耦合特性。采用有限带宽声功率流法研究了壁板的声辐射功率中声-振耦合所作的贡献,给出了内模态耦合系数的计算公式和模态耦合因子的计算公式。研究表明:壁板结构的辐射声功率不仅与外场声场声压、壁板本身的固有特性有关,而且与壁板和内声空间的耦合特性密切相关。     

夹层边界上布置主动声学边界的有源隔声双层板结构EI北大核心CSCD

在双层板结构中夹层声场边界上布置平面声源作为主动声学边界,构成有源隔声双层板结构,提出基于主动声学边界方法的有源隔声双层板结构。在双层板结构中夹层边界上布置四边简支板,用来代替主动声学边界,控制力作用到该简支板上,采用声弹性理论建立了有源隔声双层板结构的计算模型,分别以辐射声功率最小和夹层声功率最小作为控制目标来优化控制力,计算分析控制前后夹层结构的传声损失以及各子系统的响应,并研究了主动声边界尺寸大小对系统隔声性能的影响。计算结果表明:主动声边界控制策略可以有效提高双层板结构的隔声性能,且以辐射声功率最小为控制目标要优于以夹层声场的声功率最小为控制目标;控制后,主动声边界对入射板振动响应几乎没有影响,辐射面板的振动动能和夹层声场的声功率均被有效地抑制;不同尺寸主动声边界都提高了夹层结构的隔声性能;对于低频率段,不同尺寸主动声边界对夹层结构的隔声性能提高的程度相同;对于其他频率段,主动声边界对传声损失和各子系统响应的影响并没有一定的规律,可以对主动声边界的尺寸进行优化设计,达到提高特定频段隔声性能的目的。     

夹层边界上布置主动声学边界的有源隔声双层板结构

在双层板结构中夹层声场边界上布置平面声源作为主动声学边界,构成有源隔声双层板结构,提出基于主动声学边界方法的有源隔声双层板结构。在双层板结构中夹层边界上布置四边简支板,用来代替主动声学边界,控制力作用到该简支板上,采用声弹性理论建立了有源隔声双层板结构的计算模型,分别以辐射声功率最小和夹层声功率最小作为控制目标来优化控制力,计算分析控制前后夹层结构的传声损失以及各子系统的响应,并研究了主动声边界尺寸大小对系统隔声性能的影响。计算结果表明:主动声边界控制策略可以有效提高双层板结构的隔声性能,且以辐射声功率最小为控制目标要优于以夹层声场的声功率最小为控制目标;控制后,主动声边界对入射板振动响应几乎没有影响,辐射面板的振动动能和夹层声场的声功率均被有效地抑制;不同尺寸主动声边界都提高了夹层结构的隔声性能;对于低频率段,不同尺寸主动声边界对夹层结构的隔声性能提高的程度相同;对于其他频率段,主动声边界对传声损失和各子系统响应的影响并没有一定的规律,可以对主动声边界的尺寸进行优化设计,达到提高特定频段隔声性能的目的。     

弹性波传播到声发射传感器的声压透射系数研究

研究固体中弹性波在媒介分界面的透射规律,以提高声发射检测的精度与效率。基于声学理论推导出了三种典型耦合状态的声压透射系数计算公式,明确了各参数对透射系数的影响;搭建了声发射波透射试验研究平台,分别对上述典型状态下的声压透射理论计算系数进行验证;基于建立的声压透射系数计算方法分析了耦合层的声阻抗、厚度值以及耦合层材料的内外位置等对声压透射系数的影响。研究结果表明,理论计算结果与试验检测结果吻合较好,建立的声压透射系数计算公式有助于指导声发射传感器增强对弹性波的拾取。     

基于声辐射模态的双层板声传输有源控制数值仿真和分析研究

针对双层板结构声有源控制(ASAC)的应用实施过程中全局控制目标函数和误差信号的获取问题,提出了基于辐射模态和结构误差传感的声传输有源控制的思想和策略,建立了双层板腔结构声传输系统及辐射模态控制分析模型.在此基础上对双层板腔声传输有源控制进行了数值仿真和分析研究,重点探讨了控制方法策略及系统参数对有源控制效果的影响及其对应的控制机理.结果表明:在低频范围内,仅需控制前四阶辐射模态声功率,便能和总的辐射声功率最小控制效果基本一样;在低频段声腔(0,0,0)模态在系统耦合响应中起主导作用,因此相比入射板和辐射板作动器控制,利用腔中次级声源作动的控制策略是一种更好的控制策略.     

大型飞机三维空间噪声的主动控制研究

三维空间的噪声主动控制技术是近年来噪声控制领域研究的一个热点问题,对于降低飞机或车辆里的噪声水平有很大意义。提出了一种对于噪声在三维空间里进行优化控制的方法,建立三维空间的几何控制模型,并且对几何模型进行区域划分,误差准则取所有区域的声压平方和,确定优化目标为误差准则取得最小值,计算出多点次级声源的强度。最后基于该方法设计的噪声主动控制系统进行数值仿真和实验验证,结果验证了该方法的正确性和有效性。     

有源吸声结构近场声学特性

有源吸声结构是近年来提出的一种利用有源控制技术吸收低频反射声的智能结构,对其近场声学性能的分析将为系统优化设计、次级源和误差传感器布放及控制目标选取等关键问题提供理论支持。本文在最小反射声功率条件下,对控制前后吸声结构近场观察面声强及吸声系数的变化进行数值仿真。仿真结果从近场法向声强的幅值、辐射形式及空间分布等方面分析有源吸声结构的近场声学特性,并从结构表面吸声系数变化的角度进一步加以验证。     

有源声吸收单元吸声量计算及吸声机理研究

多个有源吸声单元可构成有源吸声层，用于吸收任意方向入射的低频声波。本文利用声弹性理论研究吸声单元的声场与振动特性，从理论上计算了有源控制前后吸声单元的吸声性能，研究了影响吸声效果的诸因素以及吸声机理。     

自适应空间有源消声最佳消声效果的实现

本文针对一个自适应有源消声控制系统以及一个以点声源为次级源的声系统，就如何实现空间最佳消声效果问题进行了讨论，给出了误差传声器的个数及空间位置与空间消声效果之间的关系，提出误差传声器应放置在实现消声后声压的极小方向上。所得结论在实验中得到了证实。     

分布声源的有源消声理论研究

本文从理论上讨论了次级声源为点源时的空间有源消声特点,以远场声压为零为出发点,导出了初级源为分布声源时计算次级声源复强度的表示式。分析表明空间声压为零条件与系统辐射功率最小条件是一致的。最后本文计算了几种典型初级声源时次级源强度,所得结果利用Nelson 理论进行了验证。     

封闭空间中结构声辐射的有源力控制研究

推导了在初级力源和次级力源共同作用下的弹性结构振动声辐射公式,对封闭空间中的有源结构声控制（ＡＳＡＣ）建立了有源力最优控制模型。模拟实验研究了弹性结构由力源激励所产生的封闭空间声场的特点、有源控制力向量的位置、幅值和次级力源个数的选择等问题。结果表明,弹性结构在力源激励下的封闭声场,是由激励力大小、结构模态和空腔模态间的耦合决定的;对于单模态振动声辐射,应选取振幅最大处作为次级力源的位置,同时优化力的大小;另外,合理选取次级力源个数可有效控制多模态振动声辐射。这些结论为建立封闭空间中结构声辐射有源力控实验系统提供了理论基础。     

基于LabVIEW和狭缝吸声结构的主动吸声系统

介绍了基于LabVIEW和狭缝共振吸声结构的主动吸声系统；该系统是将虚拟仪器技术与狭缝式吸声结构相结合，通过改变狭缝宽度以改变穿孔率，从而达到主动吸声的目的；用实验的方法，对改进的狭缝共振吸声结构的共振频率公式进行修正，使其适合该虚拟仪器系统。实验表明，该系统具有虚拟仪器和穿孔板吸声结构的优点，能够有效的达到主动吸声降噪的目的。     

有限长圆柱壳结构水下声辐射有源控制实验

以水下有限长圆柱壳为对象,实验研究水下结构声辐射有源控制。实验中通过引入次级力源,以单个或两个误差点处的声压最小为目标函数,分析次级激振器和误差传感器布放（位置和数目）以及激励频率对控制效果的影响。结果表明：有源控制能够有效控制水下圆柱壳线谱噪声;增加次级激振器和误差传感器的数目,能够增大降噪区域;有源控制在3 000 Hz高频处对壳体噪声控制依然有效。有源控制能够对多线谱信号激励壳体辐射噪声产生抑制作用。     

简支矩形板声辐射的有源控制

文章以简支平板为例 ,通过声辐射模态研究结构声辐射的有源控制。首先分析了声辐射模态的数学和物理意义。由于在中、低频时 ,声辐射模态对应的辐射效率随着模态阶数的增加而迅速降低。在此基础上 ,文中提出了一种新的控制策略 ,即抵消前k阶声辐射模态的伴随系数 ,使得前k阶声辐射模态的声功率为零。文中以压电陶瓷作动器作为控制力源进行了数值计算研究。并与传统的控制策略———声功率最小化策略进行了比较。     

三维空间有源消声的一种通用优化方法

本文根据声源辐射理论、声场叠加原理以及测得的声功率大小与所选取的测量面无关这一特点,提出了一种通过最小化初级声源和次级声源总的声功率对三维空间噪声的主动控制进行优化的数值方法。文中采用边界元近似,将总的声功率表示成次级声源复强度的二次型正实函数。本优化方法是Bullmore 等人提出的解析方法的推广,具有广泛的适用性,可用于设计初级声源在各面元上的声压可知、次级声源到各面元上的声传播可确定的任何场合下控制器优化传递函数。计算过程中仅用了几次复矩阵乘法和一组复系数线性方程组的求解,因此计算简便、速度较快。文中采用这种方法对圆柱壳和无幕活塞辐射器这两种具有典型指向特性的分布初级声源辐射噪声的优化控制问题进行了研究,说明了方法的有效性。文中还给出了实验验证结果。