基于矢量水听器的南海海洋背景噪声测试

矢量声压振速联合处理建立在信号的声压和振速相位基础上,海洋环境边界影响将改变矢量声场声压振速的幅度和相位特性．首先根据南海环境条件结合水下目标辐射噪声测量,采用声场矢量简正波理论估算海面非相干偶极子噪声和水下点声源矢量强度随深度的变化,然后设计了可用于深海海域噪声测量的矢量水听器测试系统,获取了南海海域典型深度上的背景噪声矢量强度并进行了特性分析．结果表明：深海背景噪声谱级在500Hz以下基本上不随深度变化,在500Hz～3kHz频段浅深度背景噪声谱级略高于较深深度的背景噪声;振速垂直分量的背景噪声要小于声压和振速水平分量的噪声谱级．     

台风中的降雨对水下环境噪声的影响

利用数值模型和实验数据分析了台风过境前后雨成噪声对水下环境噪声的影响。该数值模型是基于简正波理论和雨成噪声的统计分析方法。在没有航船噪声和生物噪声的影响下,环境噪声主要是风成噪声和雨成噪声的总和。通过对海上实验数据的分析,深海水下噪声将会在台风眼壁到达前和离开后的两小时时刻受到雨成噪声的影响。在1～3 kHz的频段处,台风中的雨成噪声要比风成噪声大5～6 dB,并且雨成噪声谱的强度随频率的变化比风成噪声谱的变化平缓。理论和实验对比结果显示,数值模型可以较好地预测实验数据。     

东中国海夏季海洋环境噪声特性分析

海洋环境噪声不仅是水中目标探测的背景干扰声场之一,还可用以反演海洋物理参数。文章基于实测东中国海某海区夏季海洋环境噪声数据,分析其时频特性、统计特性以及风关特性。研究结果表明,试验期间该海区100 Hz以下频段的海洋环境噪声级约为110 dB,频率为100和300 Hz的海洋环境噪声级分别服从自由度为8和6的卡方分布,频率为1 kHz和3 kHz的噪声级服从正态分布;海况对低频海洋环境噪声级概率分布无明显影响,但是对高频段噪声级正态分布的均值和方差会产生一定影响;随着频率的增加,海洋环境噪声级与风速对数间的相关系数逐渐增大,1 kHz以上相关系数在0.6～0.7之间;100 Hz以上频段的噪声谱级基本不随深度发生变化。文中的结果可以为水中目标的探测以及浅海海洋环境噪声的应用研究提供技术支持。     

基于HHT的金属导爆索水下爆炸信号时频特性研究

传统小波变换等时频分析方法在提取水下爆炸信号时具有各自的局限性,为了获得金属导爆索水下爆炸信号的特征,采用HHT方法对信号特征进行提取。结果表明:EMD具有自适应性,能够将冲击波信号进行分解,适合金属导爆索水下爆炸冲击波信号的分析;采用HHT方法能够有效提取金属导爆索水下爆炸信号的时频特征,冲击波信号的优势频率主要集中在0~40kHz,特别是20kHz以下的低频能量最大,高于80kHz以上频段能量分量很小;冲击波压力信号能量主要集中在40kHz以下,尤以5kHz以下频带能量最高。能量主要集中在前80μs内的3个子区间内,各子区间能量峰值对应的时刻分别为3、5和16μs。     

局域共振型平板结构的低频振动与声辐射特性分析#br#

抑制低频振动与辐射噪声对提高水下航行器的声隐身性能具有重要意义。首先建立含局域共振元胞的平板结构横向振动模型,采用模态叠加法和谐波平衡法导出耦合振动方程的解析解,其次给出5 Hz～300 Hz范围内平板表面平均振速级与辐射声功率级解析表达式,研究元胞中吸振器参数对平板声振特性的影响,最终对目标频段平板结构的振动控制效果进行优化设计。研究表明：研究的频率范围内,局域共振型平板结构在吸振器固有频率附近会产生能够抑制其低频振动与噪声的频带;随吸振器阻尼的增大,减振频带拓宽且减振降噪性能减弱;多振子元胞具有多个减振频带,频带的叠加使得其低频减振降噪性能优于单振子元胞;经粒子群算法优化后在目标频段单振子、双振子、四振子元胞的减振降噪效率分别可达到26.3 %、29.8 %、29.1 %。研究结果可为水下航行器低频振动以及噪声的控制提供参考。     

局域共振型平板结构的低频振动与声辐射特性分析#br#

抑制低频振动与辐射噪声对提高水下航行器的声隐身性能具有重要意义。首先建立含局域共振元胞的平板结构横向振动模型,采用模态叠加法和谐波平衡法导出耦合振动方程的解析解,其次给出5 Hz～300 Hz范围内平板表面平均振速级与辐射声功率级解析表达式,研究元胞中吸振器参数对平板声振特性的影响,最终对目标频段平板结构的振动控制效果进行优化设计。研究表明：研究的频率范围内,局域共振型平板结构在吸振器固有频率附近会产生能够抑制其低频振动与噪声的频带;随吸振器阻尼的增大,减振频带拓宽且减振降噪性能减弱;多振子元胞具有多个减振频带,频带的叠加使得其低频减振降噪性能优于单振子元胞;经粒子群算法优化后在目标频段单振子、双振子、四振子元胞的减振降噪效率分别可达到26.3 %、29.8 %、29.1 %。研究结果可为水下航行器低频振动以及噪声的控制提供参考。     

水下加肋双层圆柱壳体振动传递特性分析

研究水下双层圆柱壳体振动传递特性具有重要的工程意义,尤其对于水下结构噪声快速预报和外壳表面速度场实时重构.以此为出发点,通过双层加肋圆柱壳体模型水下振动试验研究了不同激励条件下内外壳体振动特性;然后建立了水下双层圆柱壳体有限元模型,计算分析了壳体在流固耦条件下的振动路径及特性,找出了不同激励方向、流体耦合方式和内外壳体连接方式等典型因素下内、外壳体间振动传递规律,为速度场重构和水下噪声预报提供了一定的理论指导.     

考虑声振耦合的平板结构声振特性优化研究

研究多个动力吸振器优化结构的声振特性。根据Hamilton变分原理建立多个动力吸振器—平板—介质系统的声振耦合动力学方程,给出简支边界条件下耦合方程的解;以吸振器的质量、刚度、阻尼和位置为设计变量,以平板结构表面平均振速级和辐射声功率级为优化目标,采用遗传算法进行优化研究。研究表明:在一定频段内,单个动力吸振器能够降低优化目标10 d B左右,采用多个动力吸振器能够控制结构较宽频带的噪声;对于水下结构,可采用两个动力吸振器进行优化,但不能将空气中吸振器的优化结果直接用于水下结构。研究结果可为动力吸振器的减振降噪设计提供理论依据。     

厦深铁路广东段环境边界噪声预测浅析

分别根据实际监测和国内修正模式计算预测厦深铁路广东段沿线环境边界噪声,探讨铁路环境边界噪声的预测方法。结果表明:根据实际监测计算预测,噪声水平昼间为47.98 d B(A)~66.81 d B(A),夜间为42.59 d B(A)~54.64 d B(A);列车时速200 km/h时,昼间和夜间噪声级分别低于限值14.82 d B(A)和13.17 d B(A);根据国内修正模式的计算预测,噪声水平昼间为56.12 d B(A)~72.60 d B(A),夜间为42.89 d B(A)~59.38 d B(A);列车时速200 km/h时,昼间和夜间噪声级分别低于限值6.09 d B(A)和9.31 d B(A);由国内修正模式计算预测沿线边界噪声等效声级时,桥梁测点因"二次噪声"所产生的4.0 d B(A)修正值有所偏大,建议为1.5 d B(A);本条铁路线边界噪声预测中根据国内修正模式计算预测的沿铁路线边界噪声等效声级较实际监测计算预测值大,昼间大6.0 d B(A)左右,夜间大3.0 d B(A)左右。     

不同速度的各类型机动车噪声频率特性

通过采集不同速度的各类型机动车噪声数据,对噪声的频谱和不同频段的能量比率进行分析和比较,得到不同速度下的各类型机动车噪声的频率特性。结果表明,大部分机动车噪声能量主要集中在400 Hz到2.5 kHz之间,其中小型车噪声能量以1 kHz到2.5 kHz的频段为主,大型车噪声能量主要在400 Hz到2.5 kHz均匀分布,中型车噪声能量分布特征介乎两者之间,而公交车噪声能量则以10 Hz到315 Hz的低频段为主;随着速度的增加,中、小型车噪声能量分布频段更为集中,大型车噪声频率分布与速度关系不明显,公交车低频段噪声能量比率有所提高。     

HY-2卫星微波散射计在西北太平洋台风监测中的应用研究

本文在简述海洋二号(HY-2)卫星微波散射计工作机制及海面风场反演原理的基础上,针对HY-2卫星微波散射计在轨运行的数据,利用该散射计数据开展海面台风中心定位、结构、台风路径、风速等值线、大风半径等台风参数的定量化应用分析研究。同时将HY-2卫星观测到的海面风场与风云二号(FY-2E)卫星云图进行融合展示,并将HY-2海面风场与ASCAT反演的海面风场和浮标提供的观测数据进行对比验证,多方面的定量分析显示出HY-2卫星海面风场观测的有效性和在台风监测中的优势。最后,对HY-2卫星微波散射计的优缺点进行分析,展望了其可能的改进方向。     

基于全极化微波辐射计WindSat亮温数据的海面风场反演

根据全极化微波辐射传输理论,利用双尺度模式建立了海面辐射亮温的反演算法,并且利用美国发射的全球第一个星载全极化微波辐射计(WindSat)在轨运行期间的亮温数据进行了海面风场的反演,重点分析了风向反演的模糊度问题,并对风场反演结果进行了评估.研究结果初步验证了全极化辐射计在卫星上遥感海面风场的能力:与美国国家环境预报中心(NECP)的数据进行比较,反演的风速误差为1.15m/s,5m/s以上风速下的风向误差为21°;与TAO浮标数据进行比较,风速误差为1.4m/s,风速5m/s以上的风向误差为20.5°.     

汽车道路风噪声测试及改进

风噪声是汽车高速行驶时的主要噪声源之一,风噪声测试及分析通常在风洞中进行。针对风洞造价及使用昂贵的现状,提出不依赖于风洞,在道路上高速空档滑行进行汽车风噪声主观评价和测试的方法。通过对比车内语音清晰度指数证明某轿车柱内空腔发泡对风噪声的积极影响;结合工程技术人员实践经验判断某轿车“异常”风噪声源,采用后三角窗内压条封端设计,消除频率特性为5 kHz～10 kHz的“异常”风噪声。     

Analytical solution of radiative transfer in the coupled atmosphere-ocean system with a rough surface

Using the computationally efficient discrete-ordinate method, we present an analytical solution for radiative transfer in the coupled atmosphere-ocean system with a rough air-water interface. The theoretical formulations of the radiative transfer equation and solution are described. The effects of surface roughness on the radiation field in the atmosphere and ocean are studied and compared with satellite and surface measurements. The results show that ocean surface roughness has significant effects on the upwelling radiation in the atmosphere and the downwelling radiation in the ocean. As wind speed increases, the angular domain of sunglint broadens, the surface albedo decreases, and the transmission to the ocean increases. The downward radiance field in the upper ocean is highly anisotropic, but this anisotropy decreases rapidly as surface wind increases and as ocean depth increases. The effects of surface roughness on radiation also depend greatly on both wavelength and angle of incidence (i.e., solar elevation); these effects are significantly smaller throughout the spectrum at high Sun. The model-observation discrepancies may indicate that the Cox-Munk surface roughness model is not sufficient for high wind conditions.     

Effects of ocean surface reflectance variation with solar elevation on normalized water-leaving radiance

Effects of the ocean surface reflection for solar irradiance on the normalized water-leaving radiance in the visible wavelengths are evaluated and discussed for various conditions of the atmosphere, solar-zenith angles, and wind speeds. The surface reflection effects on water-leaving radiance are simply due to the fact that the radiance that is backscattered out of the water is directly proportional to the downward solar irradiance just beneath the ocean surface. The larger the solar-zenith angle, the less the downward solar irradiance just beneath the ocean surface (i.e., more photons are reflected by the ocean surface), leading to a reduced value of the radiance that is backscattered out of the ocean. For cases of large solar-zenith angles, the effects of surface irradiance reflection need to be accounted for in both the satellite-derived and in situ measured water-leaving radiances.     

Lidar in-space technology experiment measurements of sea surface directional reflectance and the link to surface wind speed

The dependence of sea surface directional reflectance on surface wind stress suggests a method for deriving surface wind speed from space-based lidar measurements of sea surface backscatter. In particular, lidar measurements in the nadir angle range from 10 degrees to 30 degrees appear to be most sensitive to surface wind-speed variability in the regime below 10 m/s. The Lidar In-space Technology Experiment (LITE) shuttle lidar mission of September 1994 provided a unique opportunity to measure directional backscatter at selected locations by use of the landmark track maneuver and to measure fixed-angle backscatter from the ocean surfaces on a global scale. During the landmark track maneuver the shuttle orbiter orientation and roll axis are adjusted continuously to maintain the lidar footprint at a fixed location for a duration of ~1 min. Several data sets were converted to calibrated reflectance units and compared with a surface reflectance model to deduce surface wind speeds. Comparisons were made with ERS-1 scatterometer data and surface measurements.     

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。