一型拖轮下方辐射噪声空间分布特性分析

以拖轮为代表的舰船下方辐射噪声空间分布特性研究对于以被动方式工作的探测设备和水下攻防装备的开发与研制具有重要意义.基于直线阵测量系统获取的拖轮下方辐射噪声数据,利用通过以特性分析为基础的数据处理与分析方法,对该拖轮下方辐射噪声的空间分布特性进行分析,获得了被测拖轮下方的特征线谱、连续谱及总声级等典型的水平等声压分布曲线,研究成果为该类水面目标的有效探测和识别等提供了重要依据.     

船舶水下辐射噪声抑制的声振相关性方法

船舶水下辐射噪声与船体振动的耦合关系是非常复杂的,识别水下辐射噪声与船体振动相关性较高的部位,确定影响水下辐射噪声的关键因素,对降低噪声具有重要工程意义。基于声振耦合分析原理,提出船舶水下辐射噪声抑制的声振相关性方法,探讨了船舶水下辐射噪声与结构振动特性、船上振源的频谱和船体振动响应等的相关性定量评价指标,厘清各因素对水下辐射噪声的影响规律。舱段及拖轮降噪设计示例表明,相关性定量评价指标的计算量小,根据指标值可以高效确定与水下辐射噪声相关性高的结构及影响参数,实现船舶水下辐射噪声的高效抑制设计;通过调整振源附近湿表面的板厚,舱段和拖轮的声功率总级分别降低了5.66 dB和4.84 dB,但振动减小幅度与噪声降低幅度并不是线性的。     

远离航道海域低频海洋环境噪声垂直指向性

海洋环境噪声垂直指向性是声呐背景场的典型空间特性之一,既可体现噪声源的空间特性及其传播特性,还可用来反演海洋环境的特征参数。分析了南海某岛礁海域实测海洋环境噪声的垂直指向性,发现当接收阵远离航道时,低频海洋环境噪声垂直指向性的主瓣集中在-30°～30°范围内(0°对应水平方向),且水平方向不存在凹槽。基于舰船自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)航船分布数据得到简化航道区域航船噪声源模型,利用3D射线声传播算法,结合实际岛礁海域地形数据,计算的低频海洋环境噪声垂直指向性与实测数据处理结果相符。研究结果表明,当接收阵距航道较远时,由航道航船引起的低频海洋环境噪声以接近水平方向入射垂直接收阵,研究结果可为声呐在远离航道海域的性能提高提供技术支持。     

单光纤矢量水听器的浅海环境噪声指向性研究

0引言海洋环境噪声的指向性不仅是海洋环境噪声的重要特性,也是影响水听器阵列增益的重要因素。20世纪60～70年代,许多实验使用大规模拖曳阵或沉底阵测量了不同海域的海洋环境噪声场的指向性和谱特性。单个光纤矢量水听器可以共点测量声场的声压和三个正交的加速度分量,可以认为是共点的标量阵列。本文通过矢量波束形成方法,对浅海环境噪声场进行了水平指向性和垂直指向性的估计,并分析了降雨对噪声场指向性的影响。     

浅海内波对环境噪声水平方向凹槽的影响

典型夏季海洋环境噪声垂直指向性水平方向经常出现一显著凹槽。采用三维声速场海洋环境噪声理论模型,分析了各阶简正波对垂直指向性的贡献,指出不同阶简正波的贡献不同,高阶简正波是形成水平方向凹槽的主因,低阶简正波起填补环凹槽的主要作用,无内波时海面噪声源激发低号简正波的能量较低,填补能力较差,水平凹槽显著;内波活动期,内波改变了声信号的传播路径,引起不同阶简正波耦合,低号简正波能量增强,其填补噪声水平凹槽的作用明显加强,高阶简正波能量减少,凹槽变浅。还探讨了凹槽填补程度与内波强度之间的关系,以及有内波时环境噪声垂直指向性随时间的变化。     

旋转叶片高频涡脱落噪声源的双阵列声成像试验研究

旋转叶片的涡脱落噪声是一类典型的指向性声源,但由于叶片的旋转尚无法准确测量旋转叶片涡流噪声的指向性。利用两个平面阵列在叶片旋转面的平行和垂直两个方向对声源进行了声成像试验研究。试验中选择不同的叶片旋转方位角位置对涡脱落气动噪声进行波束形成声成像,通过比较声源在叶片不同方位角以及不同阵列方向的声成像结果验证了旋转叶片涡脱落噪声的指向性,并且分析了不同的叶片旋转方位角对涡脱落噪声的影响。试验结果验证了双阵列声成像测量方案的可行性和有效性,成像结果的对比表明使用的NACA0012桨叶在2.5 kHz下的旋转气动噪声源为指向性声源。     

30 m全回转拖轮舱室噪声预报

基于统计能量法，探讨VA One软件的建模方法，建立拖轮的舱室噪声预报模型，分析了拖轮各个舱室的功率流传递，确定了拖轮激励位置及大小和噪声源的排序。通过将仿真结果与相同船型的测量结果进行对比，计算各个声源对舱室噪声的贡献率，分析会议室、船员室和船长室三个房间仿真值与实验值的误差，验证了基于统计能量法建立30 m全回转拖轮舱室噪声预报模型的可行性，为拖轮的噪声控制措施提供依据。     

圆柱碰撞冲击噪声理论分析与数值仿真

基于接触动力学相关理论和弹性体线接触理论模型,建立了圆柱碰撞冲击理论数学模型,结合声学理论对圆柱碰撞冲击辐射噪声进行了理论预估。采用有限元法与瞬态边界元法相结合的瞬态噪声数值仿真方法,对圆柱碰撞冲击噪声进行数值仿真,实现了瞬态冲击噪声辐射声波的可视化。分析结果表明圆柱碰撞冲击噪声主要由加速度辐射噪声产生,圆柱碰撞冲击噪声辐射声场具有明显指向性。对比理论分析结果、数值仿真结果以及Hertz点接触模型计算结果可知,理论分析结果与数值仿真结果吻合较好,而Hertz点接触模型将圆柱体线接触模型简化为点接触模型,导致接触时间延长,接触力和冲击噪声幅值降低。基于数值仿真方法及理论分析,研究了冲击速度及材料弹性模量对圆柱碰撞冲击噪声的影响。     

斜坡海底海洋环境噪声垂直指向性研究

为了解决斜坡海底地形的环境噪声高频建模问题,为三维环境噪声的进一步计算奠定了基础。在射线法的基础上,采用N×2D的近似算法,研究了斜坡海底情况下,均匀分布在海面上的噪声源所产生的环境噪声垂直指向性。考虑了海水吸收,海底反射,声速剖面对垂直指向性计算结果的影响。研究表明：三种因素均会对斜坡海底的噪声垂直指向性产生影响,其中声速剖面对其影响要大一些。     

叶片出口角影响离心泵噪声辐射数值研究

运用FEM\BEM声振耦合计算方法分析叶片出口角对离心泵在水动力激励下泵壳振动辐射噪声影响。采用大涡模拟方法模拟离心泵内部瞬态流场,获得蜗壳壁面偶极子声源;对泵壳体结构进行模态分析获得结构模态响应;利用LMS Virtual Lab间接边界元IBEM声振耦合模块计算非定常流动引起的离心泵内部噪声,并与实验数据对比,验证基于LES、声振耦合的噪声数值模拟方法可行性。计算离心泵外场噪声及声辐射,研究叶片出口角度对离心泵外场噪声辐射影响。结果表明,离心泵叶片通过频率BPF处的辐射声功率随叶片出口角的增大而增大;外场噪声声压级指向性分布显示叶片出口角存在合适范围,使泵在小流量工况运行时噪声较小。     

两个宽带噪声矢量场模型的空间相关特性

针对宽带噪声矢量场的空间相关特性问题,文章讨论了各向同性噪声模型和表面噪声模型。在高频近似条件下,根据射线声学理论和简谐平面行波满足的欧拉公式,采用时域建模方法分别建立了宽带各向同性噪声和表面噪声矢量场模型。给出了噪声场相关函数的积分表达式和竖直方向空间相关系数的解析表达式。数值分析结果表明,相较于窄带噪声矢量场,宽带噪声矢量场各分量空间相关系数振荡幅度更小,随空间两点间距的增大更快地趋近于零;噪声源指向性对表面噪声场竖直方向上的空间相关特性的影响显著。相较于已有的宽带噪声空间相关系数计算方法,文中模型无需使用傅里叶合成方法,可通过时域建模直接获得宽带噪声空间相关函数。     

换能器组阵对声场指向性的影响

根据点声源的声场指向性函数,推导出了考虑换能器振动面积时单个超声波换能器的指向性函数和由其组成的矩形阵列的指向性函数,研究了单个超声波换能器和其组成阵列的指向性。计算分析了阵元面积、阵元间距及阵元数目对超声波换能器阵列指向性的影响,为高指向性噪声的控制和声武器对抗提供帮助。     

12面体扬声器系统的制作

12面体扬声器系统是建筑声学测量常用的一种声源,其制作难点之一是确定所采用扬声器单元的指向性,该问题可通过EASE软件仿真解决。首先通过EASE软件建立在水平方向和垂直方向的指向性相同的扬声器单元数据库,再由建立的扬声器单元组合成12面体扬声器系统,每个系统采用同一指向性的扬声器单元,并进行12面体扬声器系统的指向性仿真,对比仿真结果,选择较优指向性的扬声器单元,制作12面体扬声器系统,最后给出制作实物的指向性测量结果,结果符合相关标准的要求,表明该方法能快速准确地确定12面体扬声器系统所采用的扬声器单指向性指标。     

Decoupled Beamforming and Noise Cancellation

The enhancement of noise-corrupted speech acquired by microphones is indispensable to the functioning of a wide variety of digital signal processing algorithms. Many existing products are equipped with steerable, stand-alone fixed beamformers which provide moderate levels of directivity. Moreover, many applications have long employed the classical adaptive noise canceller configuration with a reference sensor near the noise source to cancel unwanted noise. In this paper, the cascading of stand-alone beamformers with back-end adaptive noise cancellers is studied. A decoupled model for signal enhancement using front-end beamformers and cascaded noise cancellers is presented. The inter-operation of the beamforming and noise canceling units is studied by defining the signal-to-interference ratio (SIR) gain, directivity index, and white noise gain offered by the beamforming and noise cancelling components. The performance of decoupled beamformer-noise canceller structures is evaluated using experimental measurements. An experimental procedure for evaluating output SIR is presented. Results reveal SIR improvements of up to 27 dB, and are compared to those stemming from conventional adaptive beamformers     

某型蛙人运载器辐射噪声测量与特征分析

蛙人是港口和水下设施的重要威胁，蛙人运载器产生的辐射噪声是对依靠运载器执行任务的水下蛙人实施警戒探测的重要依据，目前利用声学系统被动探测是发现水下蛙人的有效手段之一。文章针对某型蛙人运载器的实际探测问题设计了声学测量实验，实验包括消声水池测量和海上测量两部分，目的是获取蛙人运载器的有效声学特征，包括声源级、指向性、功率谱、LOFAR谱和DEMON谱等，获得有效的轴频、叶频及其各次谐波簇。在实验测量的基础上，系统分析了某型蛙人运载器辐射噪声的典型时频变化特征，为水下蛙人运载器的警戒探测提供实测数据支撑。     

Fabrication and characterization of a three-dimensional feed-horn infrared antenna for an infrared detector

A three-dimensional feed-horn antenna for the 10-microm-wavelength infrared region has been suggested, characterized, and fabricated. It is applied to an infrared detector for efficient collection of infrared radiation and to reduce background noise. The optimum size of the horn antenna was designed for maximum antenna directivity. The three-dimensional feed-horn antenna mold was fabricated by rotating and tilting illumination, whereas the antenna plate was acquired through electroplating. Antenna characteristics were measured by coupling of the antenna with a microbolometer. Measurement results show that the directivity of the antenna is 16.1 dB and the background noise is reduced by a factor of approximately 2 compared with an open-structure infrared detector.     

成组光纤水听器特性研究

成组光纤水听器具有能抑制流噪声、有指向性、灵敏度高等优点,可应用于全光拖曳阵.介绍了成组光纤水听器的概念,建立了其拾取水声信号的水声信号检测模型,理论分析了其灵敏度和指向性.完成了四子单元的芯轴型成组光纤水听器的光学设计和机械设计.在非消声水池中,采用脉冲法测定了其灵敏度和指向性.结果显示:此结构的成组光纤水听器灵敏度为-152dB(0dB=1rad/Pa),与理论值-151dB基本符合;当时,指向性函数主瓣宽度为28°,与理论值26°度基本吻合.