矢量水听器的声压场特性研究

1引言 矢量水听器由声压水听器和质点振速水听器复合而成,声压水听器测量空间的声压,质点振速水听器测量声场中的质点振动速度,因此,矢量水听器共点、同步测量声场的声压标量和质点振速矢量.一般,矢量水听器是将声压水听器均匀布放在振速水听器(球型)周围.根据声学理论可知,由于振速水听器的声散射和二次辐射,会对声压水听器的测量结果产生影响.因此,需要对振速水听器的近场声压特性进行理论研究.本文从同振球型振速水听器的工作原理出发,对其声压场进行了理论计算,分析它对声压测量值的影响.     

浅海运动目标辐射声测量距离内声聚焦特性研究

随着影响目标辐射噪声测量诸多因素的解决,声聚焦对测量精度的影响已显得比较突出.研究了浅海近场声聚焦特性对同标辐射噪声测量结果的影响.在射线理论基础上,推导了声压场和质点振速场的数学表达式,建市了基于虚源法的浅海矢量声场计算模型,并将声场计算模型应用于宽带声源信号矢量声场计算中.比较分析了理论仿真计算和湖试结果,验证了浅海近距离矢量声场计算模型的正确性,进一步探讨了浅海声场聚焦特性以及如何减小声聚焦对目标辐射噪声测量的影响.     

基于ac-MVDR高分辨算法的被动时反近场声源定位方法研究

为了克服多途效应对水下复杂结构声源的近场定位精度的影响,研究了基于幅度相位联合补偿的MVDR(ac-MVDR)算法的被动时反近场声源定位方法,该方法一方面将幅度补偿引入到MVDR近场聚焦波束形成中,充分利用声场的幅度相位信息重建声源平面上的噪声源空间位置分布,实现高分辨定位;另一方面可综合多途信息,对信号进行空时被动聚焦的同时,在信道输出总能量强的目标处实现选择性聚焦。通过仿真和实测数据的处理分析表明,该方法可有效的克服多途干扰,提高水下声源的近场定位精度。     

矢量圆阵测向方法

为了实现矢量传感器在圆阵阵型条件下的应用,研究了均匀矢量圆阵的测向方法.利用声场分解理论将接收声场分解为一系列相互正交的相位模态,给出了声压、径向振速和切向振速的预处理矩阵的生成方法,利用预处理矩阵将矢量圆阵阵元域信号变换到相位模态域,在相位模态域提出了一种矢量圆阵测向方法,实现了声压振速的相干信号处理.仿真和试验结果表明,本方法可以将矢量传感器的抗噪能力与阵列系统的分辨能力有机结合起来,获得比相同阵型的声压阵更好的检测和估计性能.     

弹性矩形空气腔障板水下声散射近场矢量特性

为了实现矢量水听器在水面或水下载体上的工程应用,研究了弹性矩形空气腔障板声散射近场矢量特性.利用薄板的低频近似理论导出了弹性矩形空气腔障板水下声散射的声压和质点振速表达式,给出相应的声强表达式,验证了公式的有效性.在此基础上数值计算了弹性矩形空气腔障板声散射的近场特性,重点关注其近场矢量特性.理论分析和数值计算结果表明,由于弹性矩形空气腔障板的声散射作用,声压场和质点振速场表现为复杂的干涉结构,质点振速方向和声源方位不一致,声压和质点振速不再同相,声强方向也不再反映声源方位.本文结果为矢量水听器在弹性矩形空气腔障板条件下的工程应用提供了理论依据.     

矢量拖曳线列阵流噪声时-空相关特性研究

为了降低矢量拖曳线列阵流噪声,提高矢量拖曳线列阵的工作性能,需要研究其流噪声场的分布规律,根据细长圆柱外表面湍流边界层(TBL)压力起伏的Carpenter模型,采用波数-频率谱分析方法导出拖线阵护套内圆柱形矢量水听器流噪声场声压和轴向质点振速及其时-空相关矩阵的一般表达式,并由数值积分法计算了流噪声场的空间相关性。数值计算结果表明:窄带流噪声轴向相关半径在几十厘米范围内,以半波长布阵的矢量拖曳线列阵各阵元所接收的流噪声在轴向上是近似不相关的;窄带流噪声径向相关性随着频率以及径向位置变化较大;宽带流噪声声压和轴向质点振速之间是近似不相关的,这也为后置信号处理算法抑制流噪声提供理论依据。     

单矢量水听器水声材料声反射系数自由场测量

针对测量中试样边缘衍射效应与多途干扰的问题,本文提出了一种斜入射条件下水声材料声反射系数宽带测量方法.结合脉冲声发射技术与后置逆滤波技术,在时域上剔除干扰声信号;随后将单矢量水听器看作三元接收阵,充分利用单矢量水听器接收信号模型特点,通过求解超定方程组分离直达声与反射声,解决了信号混叠的问题.数值仿真与实验研究结果表明...     

基于Green函数的两种STSF算法的比较

k-空间抽样格林函数法是目前基于Neumann边界条件空间声场变换技术格林函数的主要有限离散化算法。然而,该条件下的实空间积分格林函数法却很少应用在相关的课题研究中。所以对于该算法的重构特性以及这两种算法在空间声场变换中的优劣是人们一直普遍关注的问题。本文通过计算修正了该算法在Neumann边界条件下的计算参数,并通过数值仿真分析了实空间积分格林函数的相关特性,最后通过仿真计算给出了这两种方法在不同重构参数下的误差分析。这些分析结果可为进一步的工程实践提供参考。     

潜艇舱段模型机械声源定量识别试验研究

针对潜艇机械声源的分离量化问题,采用了将偏相干输出谱分析与层次分析相结合的层次诊断方法。建立了复杂噪声源分离量化的递阶层次结构,并通过两两比较构造判断矩阵,通过各层权重组合处理得到各噪声源的分离量化结果;为了验证该方法在实际工程应用中的有效性,开展了潜艇舱段模型机械声源定量识别水池试验研究,采用层次诊断分析方法实现了机械声源贡献分离,并通过模型偏心电机、激振器单机和组合单机试验工况考核了机械声源分离精度。经舱段模型试验验证,采用层次诊断方法得到的机械声源贡献分离偏差小于3 dB(50 Hz~1 kHz)。舱段模型试验验证了层次诊断方法在机械声源定量识别中的可行性,并为该方法的工程实用性提供支撑。     

阻抗和厚度梯度变化准周期结构水下声学特性研究EI北大核心CSCD

周期结构在减振降噪、滤波等方面具有很大的应用潜力。功能梯度材料是近年出现的具有优良性能的新型复合材料。为了满足水下低频宽带应用的要求,将周期结构和功能梯度材料相结合,提出了厚度和阻抗梯度变化的准周期结构。利用传递矩阵法,对厚度和阻抗梯度变化的准周期结构进行了反射系数的仿真,与周期结构带隙特性进行了比较,分析了厚度与阻抗对准周期结构带隙的影响,最后根据仿真结果制备了试验样品,进行了水下验证试验。研究结果表明,厚度和阻抗梯度变化的准周期结构,第一带隙具有更低的起始频率与更高的截止频率,阻抗梯度变化对准周期结构带隙特性的影响大于厚度梯度变化。研究结果可为利用准周期结构实现水下低频宽带的减振降噪提供参考。