水声材料构件声学特性参数行波管校准装置

发展了一种基于行波管测量技术的水声材料构件声学特性校准装置,行波管内径为Φ208mm,最高静水压为6MPa,在实验室模拟海洋水温、水压环境下对诸如声障板、消声瓦、隔声瓦等水声材料构件样品的反射系数、透射系数和吸声系数实施100~4000Hz频率范围内的校准/测试。行波管两端分别配置一对耐压低频发射器,采用主动消声技术,先在管中建立起行波声场,管壁上的8只水听器采集样品两边的反射和透射声场,由双水听器传递函数法得到严格定义的样品声压反射系数和声压透射系数。通过对标准样品的实际测量结果和理论计算值进行比较验证了校准装置的校准/测试性能。     

高静水压下障板样品声特性的计算与测量

为研制一种在声呐水下声系统中起到屏蔽噪声、提高声基阵空间增益作用的耐压、低频、宽带声障板,设计了声管样品,根据分层介质中的声传播理论,利用多层均匀结构的传递矩阵法计算了它在空气和水介质背衬下的声压反射系数和透射系数,在不同的背衬情况下具有明显不同的声学特性。制备了直径206mm的样品,利用杭州应用声学研究所水声驻波管和行波管测量系统测量了频率范围100Hz～4kHz、静水压范围从常压到2MPa的声学性能,测量结果和理论计算值基本吻合,声障板样品在静水压状态下具有一定的低频、宽带反声特性。     

驻波比法吸声尖劈测试分析

根据驻波理论,利用PLC、步进电机等设备研制出应用于吸声尖劈声学性能测试的驻波管全自动测试系统,为高效、准确、方便地测量材料吸声性能参数提供了很好的方法和途径;从驻波比选取、是否考虑声波衰减、尖劈的安装方式、传声器的安装位置等几方面,应用此测试系统对底部截面为0.6m×0.6m的吸声尖劈进行测试分析,提出在实际测量当中可以不用考虑声波衰减以及尖劈与传声器的安装问题,而驻波比选取第一组值即可满足工程应用测量需求。     

水声功能橡胶研究新进展

介绍了橡胶的声速、特性阻抗、声学原理等基本性质,以及水声功能橡胶在吸声、透声和反声方面的研究现状及应用,并对其发展方向进行了展望。     

深水换能器现状及展望

国家近年来加强了对深海声学系统的应用研究,而深水水声换能器为深海科学研究提供技术支撑。为了对深水换能器的材料特性、耐压结构设计、在深水环境下发射性能和接收性能的测试手段能够深入了解,特别介绍了美国及中国深水换能器发展现状,并提出开展耐高静压换能器有源材料、耐高静压水声无源材料、换能器耐压结构和工艺、高静水压测量技术等方面的研究。     

一种上半空间指向性的水声发射换能器结构设计

本文讨论了一种具有上半空间指向性的水声发射换能器的结构,采用半液腔压电圆管换能器实现了上半空间指向性,在换能器结构中采用吸声锥形障板加反声障柱的方法,实现换能器的垂直向上的窄波束指向性。同时也提高了测量装备在边收边发方式下的声隔离度,有效抑制了收发换能器间的声串漏。通过对实物测试,系统声学收发隔离效果达到35d B以上,该换能器结构设计的有效性得到了验证,并将在装备研制中得到应用。     

吸声尖劈高频声学特性比较评价法

吸声尖劈的声学性能直接影响消声室自由声场空间范围的参数结果,然而驻波比法和传递函数法无法评价吸声尖劈的高频声学特性,为此提出一种自由声场空间范围比较评价法,实现吸声尖劈高频声学特性的评价。该方法建立在已知自由声场空间范围的消声室环境基础上(自由声场空间范围定义为参考值),将消声室内足够面积的尖劈替换为被校准的吸声尖劈,测量当前轴向的自由场空间范围结果并与参考值进行比较,得到被校准吸声尖劈与参考尖劈的声学特性差异,实验结果表明该方法有效可行。此外,设计3组实验对该方法进行优化:在实际应用中传声器朝向声源测量、声压级结果需进行声衰减补偿,消声室内地网铺设吸声材料可有效降低实验误差。     

软木橡胶、葱皮纸和无机反声系列材料可提供使用

软木橡胶、葱皮纸和无机反声系列材料在国外巳广泛应用于水声、超声换能器和声基阵设计。它们主要用于消除或降低换能器振子之间、振子与结构之间的机械耦合和声耦合,也可用来设计、制造水声障板。 目前,我所对这三种材料已完成开发工作,掌握了这些材料的制作、使用和设计技巧。我所制作的上述三种系列材料与美国的Corprene,Onionskin paper和sonite材料相当,其主要性能如下:     

D101大孔树脂颗粒/聚氨酯-环氧树脂弹性体复合材料水声吸声性能

用浇铸法制备了不同含量D101型聚苯乙烯大孔树脂颗粒改性的聚氨酯(PU)/环氧树脂(EP)(D101/PU-EP)弹性体复合材料声学试样, 并研究了该材料的水声吸声性能。基于等效夹杂原理的含涂层空心球复合泡沫材料的模量预测模型, 计算了D101/PU-EP弹性体复合材料的体积模量和剪切模量。根据计算模量和声学模型, 采用传递矩阵法对D101/PU-EP弹性体复合材料的水声性能进行了仿真, 得到了D101大孔树脂颗粒的添加量以及梯度结构对该复合材料水声性能的影响规律。运用水声材料声脉冲管系统测试了复合材料的水声声学性能(管中测试, 水背衬)。研究结果表明: D101大孔树脂颗粒能够有效改善PU-EP弹性体的水声吸声性能, 三层梯度结构的D101/PU-EP弹性体复合材料的吸声性能(D101树脂含量10%, 平均吸声系数0.53, 最大吸声系数0.64)优于同组成的单层复合材料(D101树脂含量10%, 平均吸声系数0.46, 最大吸声系数0.52)。算例验证表明, D101/PU-EP弹性体复合材料的水声性能测试结果与仿真结果基本吻合。     

D101大孔树脂颗粒/聚氨酯-环氧树脂弹性体复合材料水声吸声性能

用浇铸法制备了不同含量D101型聚苯乙烯大孔树脂颗粒改性的聚氨酯(PU)/环氧树脂(EP) (D101/PU-EP)弹性体复合材料声学试样,并研究了该材料的水声吸声性能.基于等效夹杂原理的含涂层空心球复合泡沫材料的模量预测模型,计算了D101/PU-EP弹性体复合材料的体积模量和剪切模量.根据计算模量和声学模型,采用传递矩阵法对D101/PU-EP弹性体复合材料的水声性能进行了仿真,得到了D101大孔树脂颗粒的添加量以及梯度结构对该复合材料水声性能的影响规律.运用水声材料声脉冲管系统测试了复合材料的水声声学性能(管中测试,水背衬).研究结果表明:D101大孔树脂颗粒能够有效改善PU-EP弹性体的水声吸声性能,三层梯度结构的D101/PU-EP弹性体复合材料的吸声性能(D101树脂含量10％,平均吸声系数0.53,最大吸声系数0.64)优于同组成的单层复合材料(D101树脂含量10％,平均吸声系数0.46,最大吸声系数0.52).算例验证表明,D101/PU-EP弹性体复合材料的水声性能测试结果与仿真结果基本吻合.     

聚氨酯空腔尖劈吸声性能实验研究

实验测试了新型聚氨酯空腔尖劈不同温度下材料低频动力学参数及尖劈不同静压下吸声系数。通过绘制Wicket图进行了数据筛选,应用时温等效原理,得到了规定温度下宽频范围内材料动态力学参数,随后讨论了尖劈吸声性能随静水压力、温度、频率的变化规律。在测试数据基础上,基于优化理论对尖劈腔型进行优化设计,开展了声呐平台区敷设空腔尖劈的应用研究,分析了敷设前后声呐平台的声振特性,验证了新型聚氨酯吸声尖劈的减振降噪效果。     

消声水池用低频吸声尖劈的研制

在声学测量系统中 ,要求消声水池能在测量频段内达到近似自由场的声学环境 ,吸声尖劈可以对消声水池进行被动消声处理。本文介绍了一种能满足消声水池消声处理要求的低频吸声尖劈的设计要求、材料、结构设计、分布形式等     

水声材料宽带隔声测试方法研究

水声材料声学测试主要包括吸声测试和隔声测试等,在水声工程中,水声材料声学测试具有非常重要的地位。为解决传统自由场方法测试频率下限过高而无法完全满足实际工程应用和研究需要的难题,基于B＆K3560C数据采集分析系统和大型消声水池,提出了一种以脉冲调制的宽带白噪声为测试信号、以组合宽带换能器为发射系统、以虚拟仪器测试技术为基础的新的水声材料宽带隔声测试方法,并用于钢板的水下隔声测试。实测结果表明：在测试频带500Hz～20kHz范围内,平均偏差仅为0.25dB,低频限达到2kHz左右。与常规测试方法相比,该方法在测试效率、测试精度和低频限等方面改善效果明显,且易实现,值得推广。     

夹层复合材料在潜艇声隐身结构中的应用及其相关技术研究

本文对复合材料在潜艇声隐身结构中的应用情况进行了分析,对其材料、结构形式、作用效果等方面进行了详细阐述,提出了夹层吸声复合材料作为水下声隐身结构的发展趋势。然后利用数值计算的方法,对夹层复合材料的声学性能进行了分析,得到了夹层复合材料各层材料参数,如厚度、声特性阻抗和损耗等对声学性能的影响规律。最后,评估了典型局部结构壳板应用夹层复合材料后的力学性能和声隐身性能。结果表明,潜艇非耐压结构的壳板采用夹层复合材料可以满足结构的力学要求,与钢结构相比声隐身能力大大提高。     

水下声学超材料研究

声学超材料在空气中应用的研究已经很多,通过对其声学负参数的研究可以实现负折射、声隐身、波束控制以及超分辨成像等功能。声学超材料在空气中的良好应用也让更多的研究者们聚焦水下声学超材料(简称水声超材料)声聚焦、声透射等的研究,其在水下的研究涉及到流固耦合以及模式转换的影响,会更加复杂。水下研究的主要难题有尺度大、低频性能差、不耐静水压力等,针对此类问题,国内外研究者做了很多相关工作。水声超材料的发展历程经历了多个阶段。经典的局域共振型水声超材料的一系列优化措施是对实现水下宽带、低频吸声的探索;超晶格超表面复合结构的声二极管对实现噪声控制、声学通讯、目标探测等起到重要影响;其他比如水声隐身斗篷、水声学棱镜等应用也具有不错的前景。由此可见声学超材料在水下的研究潜力是巨大的。     

水声材料声学参数测试技术的进展

水声材料是水下声系统能力形成和发展的基础,其声学参数测试技术是确保水声材料构件功能实现的重要保障,然而目前水声材料构件的测试技术面临着低频拓展及高压拓展等方面带来的技术挑战。水声材料构件的声管测试技术可分为驻波管法、脉冲管法和行波管法,此3种方法在适用性方面相互补充,但存在测试构件尺寸小难以阐明结构的整体特性、构件与管壁间的缝隙造成测量失准的问题。自由场测试技术及压力罐测试技术是大面积水声材料测试的有效手段,但存在测试构件边缘衍射造成测量准确性降低的问题。对目前采用的水声材料测试技术及其研究现状进行了综述,讨论了各类测试技术存在的困难和挑战,并展望了水声材料构件测试技术未来的发展方向。     

聚氨酯/环氧树脂弹性体声学性能仿真

基于声学边界条件,建立了聚氨酯/环氧树脂(PU/EP)弹性体的水声模型,探讨了弹性体弹性模量、损耗因子及泊松比对其声学性能的影响;在水声脉冲声管中测试了PU/EP的水声性能并进行了算例验证。仿真结果表明,较大的模量、合适的阻尼因子和较高的泊松比是PU/EP弹性体获得低反射、高吸声性能的关键。水声测试结果表明,PU/EP(70/30)弹性体的平均吸声系数为0.39,最大吸声系数为0.42,且反射系数在整个频段范围内小于0.4,可作为水声吸声材料的基材。算例验证表明,计算结果与实验测量结果吻合的较好。     

征稿简则

1《声学与电子工程》系国家正式批准出版的全国性技术刊物,刊号为CN33-1099／TN。本刊主要报道水声、超声领域的应用研究成果,涉及声呐系统、水声发射、信号接收与处理、信息显示、系统结构与控制、声学材料、换能器与声阵、水声测试、计算机技术和超声应用等声学与电子技术：     

征稿简则

1《声学与电子工程》系国家正式批准出版的全国性技术刊物,刊号为CN33-1099/TN。本刊主要报道水声、超声领域的应用研究成果,涉及声呐系统、水声发射、信号接收与处理、信息显示、系统结构与控制、声学材料、换能器与声阵、水声测试、计算机技术和超声应用等声学与电子技术;     

征稿简则

1《声学与电子工程》系国家正式批准出版的全国性技术刊物,刊号为CN33-1099/TN。本刊主要报道水声、超声领域的应用研究成果,涉及声呐系统、水声发射、信号接收与处理、信息显示、系统结构与控制、声学材料、换能器与声阵、水声测试、计算机技术和超声应用等声学与电子技术;内容包括理论探讨、工程