基于三维声场空间特征的故障诊断方法研究

基于机械表面声压幅值分布变化的声像故障诊断方法改善了传统的采用单点测试的声诊断鲁棒性,但由于忽略空间相位信息,在弱故障工况下存在识别率低和诊断困难等问题。针对上述问题,运用信息映射和融合的思想,提出了一种基于三维声场物理空间特征的声诊断方法。首先利用近场声全息技术构建弱故障工况的辐射声场,将声源的相位信息映射到空间域,得到三维场点声压分布;然后在一个波长范围内序列拾取13个辐射声场空间断层,对每个断层面提取Gabor小波特征,并构建声场空间特征模型进行诊断识别。仿真和实验研究结果表明基于三维空间声场的故障诊断方法能有效改善弱故障工况的诊断鲁棒性,进一步拓展了声成像技术的工程应用,并为声学故障诊断提供了新思路。     

一种基于光学技术的超声场测量方法研究

传统的水听器扫描法测量声场是一项冗繁、耗时的工程,光学三维条纹成像技术能在短时间内定量的测量声场.本文介绍了一种基于三维条纹成像技术的超声场检测方法,由CCD获得的声光衍射的断面强度图计算出光波经过声场后的相位分布图,对多幅不同角度相位分布图进行三维重建,由折射率和声压的关系可得出三维声压分布.通过实验结果和水听器得到的数据比较,两种结果有较好的一致性.     

波数空间中活塞辐射体近场声压分布的计算及测试

在近场范围内,声源在任何平面上的声场都可以通过平面传播波和倏逝波的叠加来得到。以圆形活塞为例,在波数空间中利用角谱法求得其辐射声场的传播波和倏逝波的分布。借助数值分析方法,对圆形活塞声源声轴线上的声压进行计算,得到相应的近场声压分布曲线。由角谱法计算得到的近远场分界点与点源组合法所得结果一致。对不同声源半径时,不同辐射频率下的声压分布曲线进行比较,得出了近场声压的变化规律。阶梯圆盘在辐射理论上应等于对应圆形活塞的辐射。对设计的阶梯圆盘的轴向声压进行了测试,实验测试结果与理论计算结果基本吻合。     

二维声场的光学扫描方法

基于声光效应原理,研究了一种声场扫描方案。通过旋转和平移扬声器,激光测振仪可测得声压在不同路径上的积分投影,利用这些投影信息通过反Radon变换算法重建出被测声场的声压分布,在重建分辨力一定的情况下,可以提高实验效率,缩减实验时间。以扬声器发出的2kHz声场为被重建对象,重建结果显示出声压的二维空间分布,并且空间和角度分辨力分别达到了5mm和10°。     

基于激光全息法的聚焦换能器近场声特性分析

研究了基于激光全息法的低频聚焦换能器近场测量方法,分析了利用激光全息法测量近声场特性时的基本原理,构建了一套实验测量系统。为验证该方法的可行性与准确性,利用激光测振仪对1个由25个压电小柱按5×5排布构成,频率为80kHz且表面带有自聚焦声透镜的聚焦换能器的声场进行实验测试和推算,获得了距离该换能器辐射凹面中心50mm处振动膜片上的声压幅度和相位分布,推算出此聚焦换能器声轴线上的声压分布与焦点处声压分布,同时使用COMSOL模型仿真与水听器测试,对比验证了激光全息近场测量后远场外推结果的高准确性。     

平面圆振片组合声源空间声场分布特性研究

用数值模拟方法研究了平面四圆振片组合声源产生的声场，详细分析了振片频率、半径及间距等因素对其声场分布特性的影响。研究结果表明：声源组合方式及参数不同时，空间声场分布会发生明显改变。振源频率相对较低时，声源指向性较差，受振源尺寸、中心轴截面距离影响较小，截面声场分布较均匀；频率较高时，指向性强，声束较窄，声压峰值较大；同时定性地分析了“主瓣”方向声压、“主瓣”声束及指向性因子间所存在的相互联系。     

在线性和准线性近似基础上计算液电式粉碎肾结石机中的聚焦声场

为分析液电式体外源冲击波粉碎肾结石机中聚焦声场，建立了球面波在凹椭球面上散射的理论关系式，邻近于凹椭球面的第一焦点上点源发射球面波，在波长小于反射面的曲率半径下，计算了连续波和脉冲破在近场区和远场区上轴向和侧向声压分布。指出聚焦区与其是似椭球体无宁更像是单叶双曲面体。连续波在焦平面和与其平行的平面上声强反比于焦区半径的平方，声压为正态形和准正态形分布。对于脉冲情况，计算了波形、波前和声压幅度的空间分布，得到了分布图和曲线簇。还研讨了脉冲波形受非线性效应的影响。计算的结果与实验结果相符。声场分布与…     

空间有源消声控制器的优化设计

本文根据声源辐射理论和线性声场迭加原理,提出了一种三维空间有源消声的数值优化方法。通过最小化适当曲面上由初级声源和次级声源产生的合成声压的平方和,可以求得自由声场中给定区域或全空间声功率最小意义下次级声源的优化幅值和优化相位。这种方法可适用于单极子源和多极子源的情况。如考虑实际次级声源的特性,特别是其相位延迟特性,用本方法所求得的优化频响特性往往比有源消声中常用的“幅频平直、相位相反”的频响特性能更好地用实际模拟电路逼近,因此优化结果具有实用意义。实验表明,由本方法设计出的系统具有较好的消声效果。     

双声源驱动热声系统的理论声场重构与实验验证

搭建了一套双声源驱动热声热机实验系统,该系统包括双扬声器、谐振管、置于谐振管内的回热器和换热器等元件。利用双声源法,可实现对谐振管及回热器边界声场的任意调制,包括调节幅值(调幅)、调节相位(调相)和调节频率(调频)。在给定双声源条件下,采用双传感器法对该系统谐振管中的声场参数(包括声压、质点速度、当地声阻抗等)分布进行理论声场重构,并通过实验分析,证实了该方法在等径谐振管内非声压腹点和节点处的适用性和准确性,而在声压腹点和节点处(附近)的误差最大达到12.4%。同时,对谐振管内的声场进行了行波驻波分解,得到了谐振管中行驻波成分比例。     

刚性壁面附近多空化泡辐射噪声的研究

对空化泡在刚性壁面附近溃灭过程中的辐射声场进行研究,并得出刚性壁面附近单空泡、双空泡的辐射声压分布。研究表明由于刚性壁面的影响使得空化泡的辐射声场表现出一定的指向性。双空泡辐射声压分布还与空泡崩溃时间、空泡之间距离以及空化泡初始半径有关。在考虑到声压相位叠加时,待测点处的辐射声压依赖于空泡的声压幅值[p]和两空泡到观察点的声程差[Δ1=l12sinθ1]和[Δ2=l22sinθ2]。计算过程及结果为刚性壁面附近的空化计算提供依据,并为多泡空化的辐射声场分析提供理论依据,有助于修正空化泡的运动方程。