柔性薄片和多孔材料声透射系数的声管测量

采用驻波管四传感器法可以测量小样品、薄型样品的垂直入射复透射系数.采用两类样品测试:一类是柔性高分子薄片,通过对薄片振动的有限元分析验证测试的正确性;一类是多孔吸声材料,发现它的隔声量并不遵从质量作用定律.最后给出了测试随机误差,证实此方法切实可行.     

基于ADCP“动底”测量的流量补偿算法

声学多普勒流速剖面仪(Acoustic Doppler Current Profiler, ADCP)对河流进行流量测量时,ADCP 一般采用底跟踪模式(以河底为参考系)获得流速、断面面积,进而获得当前流域的流量,但当河流存在大量走沙(“动底”)情况时,底跟踪速度缺少顺水流分量,致使底跟踪轨迹向上游偏移底跟踪速度偏小,进而导致流量偏小。文章通过对动底原理进行分析、对动底测量方法中的回路法进行研究,提出一种基于 GGA 的全球定位信息系统(Global Positioning System, GPS)模式下平均动底速度测量方法以及两种动底流量补偿方法,并利用实测数据进行分析验证,结果表明本文提出的动底速度测量方法及动底流量补偿方法对“动底”检测与补偿有显著的效果。     

宽带声学多普勒流速剖面仪作用距离估计

宽带声学多普勒流速剖面仪,由于其具有很高的空间分辨率和时间分辨率,所以在水文、运输、测控等方面都有很广泛的应用,而其最大作用距离对于其应用范围具有重要意义。根据主动声纳方程各项的意义,分析了深度单元厚度、温度和频率等条件因素对宽带声学多普勒流速剖面仪作用距离的影响,从而对宽带声学多普勒流速剖面仪的最大作用距离进行估计,得到理论计算值。将理论计算值与RDI公司的宽带声学多普勒流速剖面仪作用距离进行比较,作用距离范围吻合性很好。对BBADCP以及具有相同工作原理的声相关计程仪、多普勒计程仪和NBADCP进行对比分析,指出它们在作用距离上的区别。     

水声声管中小样品振动声辐射测试方法研究

为研究敷设粘弹性层的钢板复合结构的振动声辐射性能,在水声声管中对小样品进行振动声辐射的测量。通过外部激励,安装在水声声管内部的样品向声管内辐射声波,测量敷设粘弹性材料前后钢板的辐射声波,可以定量地检测出粘弹性材料对辐射噪声的降低量。采用有限元法计算复合结构样品的传递特性,数值计算结果和试验结果进行对比,验证此实验方法的正确性。     

河流截面流量与速度水位关系的拟合研究

基于声学多普勒流速剖面仪测得的不同水位河流截面的平均流速,研究了走航式宽带声学多普勒流量测量系统中,流量与速度水位关系的拟合表达式。采用窄深矩形截面和梯形截面流速分布模型,结合声学多普勒流速剖面仪求得不同水位下的平均流速值,在MATLAB平台下,对两种不同截面中流量与速度水位关系进行了拟合,并求得均方根误差检验拟合的精度。仿真结果表明:通过走航式宽带声学多普勒流量测量算法求得的河流截面流量,与由流速分布模型求得的流量真值间的误差,满足单次流量测验允许的误差要求,表明给出的流量与速度水位关系拟合公式能够较好地表现河流截面的流量变化趋势。对于天然明渠流量推算具有重要的参考价值。     

相控阵ADCP编码信号相移波束形成

相对于活塞式声学多普勒流速剖面仪,相控阵声学多普勒流速剖面仪的换能器体积大大缩小,并且依托相控阵本身的物理特性,无需进行声速补偿。利用窄带相控阵声学多普勒流速剖面仪系统进行编码信号的发射与接收,从而提高相控阵声学多普勒流速剖面仪的设备性能。首先介绍了相控阵ADCP的波束形成方法,然后分别介绍了相控阵的相移波束形成和时延波束形成原理,对编码信号相移相控波束形成情况下,相控阵发射和接收信号波束开角进行了对比,并对作用距离、测量精度、系统复杂度等系统性能进行了分析。分析结果表明:窄带相控阵声学多普勒流速剖面仪可以进行编码信号的发射和接收,能够提高系统的空间分辨率和测量精度,从而提高相控阵声学多普勒流速剖面仪的性能。     

窄带多普勒测流技术估计方差下界研究

为建立对不同测流技术和算法之间比较的标准,针对窄带多普勒测流技术估计方差下界展开理论推导和信号仿真。针对随机过程中的参量评价问题,通过对随机过程正进行交级数分解,在观测向量空间内得到联合概率密度,计算观测向量的似然函数,进而对其统计特性讨论,得到Fisher信息矩阵和克拉美罗下界。此外,建立散射仿真信号模型,将克拉美罗下界与仿真信号方差进行对比,观察其随信噪比的变化规律。研究结果表明虽然在理论上计算的克拉美罗下界在实际测量中不能达到,但可以作为不同技术和算法的比较标准,以及评价不同波形参数对系统性能的影响。     

狭缝空腔间粘弹性体中弹性波传播特性的研究

利用笛卡尔坐标下的Kelvin-Voigt线性粘弹性模型,研究了无限长粘弹性狭缝通道中波的传播和衰减。利用自适应绕数求根方法,针对具有狭缝形空腔周期性分布覆盖层的吸声问题,求得频散方程的根,并且得到无限长狭缝空腔中相速度频散曲线和衰减曲线。分析了各阶模式对无限长粘弹性狭缝结构中波传播的相速度和衰减的影响。通过引入复粘弹性模量,粘弹性波动方程具有弹性波动方程相对应的形式,计算中可用复值粘弹性模量代替相应的弹性模量。粘弹性狭缝结构中所有波传播模式均存在衰减,高阶波在某个频率以下衰减非常大,而在该频率以上逐渐减小;最低阶模式的相速度与材料无损耗的情况非常接近。粘弹性狭缝结构中波传播的衰减特性不仅与狭缝的结构参数有关,还与粘弹性材料本身的复弹性模量有关。     

宽带声学多普勒流速剖面仪回波信号模型分析

宽带声学多普勒流速剖面仪（Broadband Acoustic Doppler Current Profile,BBADCP）通过接收海洋体积混响信号进行频偏估计,体积散射模型的准确性决定了理论仿真的正确性。针对BBADCP的信号模型特点,建立了散射体单元散射叠加效应的海洋体积回波时空特性及散射模型,推导了叠加噪声后散射回波的具体表达式。通过散射回波的离散化,把各参数（幅度、频率、调制）分离开来,单独考虑各参数对测速精度的影响。利用复协方差算法对水流流速进行估计,分析了信噪比、水流流速、紊流效应等因素对BBADCP流速估计的影响,验证了体积散射模型的正确性。     

宽带声学多普勒流速剖面仪的中频正交采样算法

宽带声学多普勒流速剖面仪(Broadband Acoustic Doppler Current Profile,BBADCP)发射由伪随机编码调制的正弦信号,信号带宽在频域上产生展宽,成为带通信号。宽带回波信号的处理多采用正交解调的方法,但此方法对采样率的要求较高,硬件较难实现。利用数字中频正交采样法来实现,大大降低了采样频率,并且针对BBADCP解模糊速度的要求,进行了宽带回波信号的仿真试验,结果证明插值的数字中频正交采样法适合于BBADCP的信号处理。