基于超声调制的声频定向传播实验

利用超声波在空气中传播的非线性交互作用,可以产生高指向性的可听声音。构建了基于超声调制的模拟声频信号定向传播系统,设计了超声换能器阵列及其实验测试装置。利用该系统对不同频率声频信号在传输过程中的变化特征及其指向性进行了实验研究和对比分析。     

基于虚拟仪器的传声器指向性测量系统

提出了一种基于虚拟仪器的传声器指向性测量系统。系统由NI数据采集卡及LabVIEW图形化编程语言编写的软件程序组成。由步进电机带动传声器转动。能绘制出待测传声器的指向性极坐标图,同时显示测得的数据。与传统的测量系统相比,该系统降低了成本,节省了操作空间,同时具有操作简单、指向性图案及测量数据同步实时显示特性。     

主动声呐阵元信号监测仪系统的开发

介绍了一种基于信号处理机的主动声呐阵元信号监测仪系统,该系统具有基阵阵元测试、声学谱级测量、指向性测量、幅相一致性测量和混响级测量等功能。首先介绍了该系统的硬件平台、软件平台及主要功能,之后详细介绍各主要模块的设计流程及实现,最后给出实录信号分析结果,应用情况表明该系统稳定可靠,使用便捷,功能全面,可明显提高主动声呐设备的研发速度和试验的效率。     

矢量水听器性能参数测试及分析

随着声呐探测系统性能和稳定性的不断提高,矢量水听器因能同时共点测量声波的声压和振速信息,已开始应用于声呐探测系统。为保障海上实验,设计制作了胶囊形三维压电同振式矢量水听器。依据比较法测量原理,分别在驻波声管和消声水池中,对矢量水听器的x、y、z和p通道的低频段和高频段进行了灵敏度和指向性测试。测试结果表明,该型矢量水听器灵敏度较高、指向性较好,能够满足海上实验的需求。     

Seismic response of mega buckling‐restrained braces subjected to fling‐step and forward‐directivity near‐fault ground motions

Special characteristics of earthquakes in the near‐fault regions caused failures for many modern‐engineered structures. Fling‐step and forward‐directivity are the main consequences of these earthquakes. High‐amplitude pulses at the beginning of the seismograph have been obviously presented in forward‐directivity sites. These pulses have high amount of seismic energy released in a very short time and caused higher demands for engineering structures. Fling‐step is generally characterized by a unidirectional large‐amplitude velocity pulse and a monotonic step in the displacement time history. These monotonic steps cause residual ground displacements that are associated with rupture mechanism. In this paper, the seismic performance of steel buckling‐restrained braced frames with mega configuration under near‐source excitation was investigated. Fourteen near‐fault records with forward‐directivity and fling‐step characteristics and seven far‐faults have been selected. Nonlinear time‐history analyses of 4‐story, 8‐story, 12‐story and 15‐story frames have been performed using OpenSees software. After comparing the results, it is shown that, for all frames subjected to the selected records, the maximum demand occurred in lower floors, and higher modes were not triggered. Near‐fault records imposed higher demands on the structures. The results for near‐fault records with fling‐step were very dispersed, and in some cases, these records were more damaging than others. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于全相位预处理的低旁瓣波束形成方法

为降低常规波束形成输出旁瓣级和背景噪声对弱目标检测的影响,依据波束形成指向性函数在目标波达方向上输出值为1、在非目标方向上输出值为小于1的特性,提出一种基于全相位预处理的低旁瓣波束形成方法。对水平直线阵接收数据进行分组处理;按搜索角度对各组数据进行相移预处理,并对各组数据相移预处理结果进行组合,得到一组新数据;对该组新数据进行相移、求和,可得到该搜索角度对应波束值。理论推导分析和仿真实验结果均表明：相比常规波束形成方法,新方法对水平直线阵接收数据进行分组组合处理,波束形成指向性函数发生了变化,旁瓣级得到13 dB以上的改善,信噪比提高1.7 dB,有效降低了旁瓣级和背景噪声对弱目标检测的影响,并消除了搜索角度与波达方向不一致时的波束域数据相位不一致性;新方法在没有进行Chebyshev滤波和其他约束优化情况下,只通过相移预处理就能够优化波束形成指向性函数。     

全附体潜艇流噪声数值计算

运用计算流体力学(CFD)和边界元(BEM)相结合的方法,预报全附体潜艇流噪声,得到特征点的总声级和潜艇声场指向性分布规律。首先建立具有全部附体潜艇的几何模型并对流场计算域进行全结构化网格空间离散,然后采用雷诺时均方法(RANS)计算潜艇定常流体特性,得到的艇体阻力和压力系数与文献提供试验值吻合良好。再以流场定常计算结果为初值,计算潜艇非定常流动特性,得到声偶极源项,作为边界元求解辐射声场的输入量。声场计算通过在频域中求解福茨.威廉姆-霍金斯方程(FW-H)方程来完成。计算得到了潜艇表面的辐射声源强度分布,验证了流动转捩区是主要的发声部位,并分析了不同频率下声指向性的变化规律。计算所得结果与一般声学规律较为吻合。     

利用阵元异振幅优化超声传感器阵列的指向性能

超声传感器阵列是提高超声指向性性能的重要手段,本文提出利用阵列中阵元发射不同振幅超声波的方法进一步改善发射阵列的指向性性能。通过与常规阵元同振幅发射模式的指向性进行模拟和实验比较,结果表明该方法在超声阵列阵元分布形式完全相同的情况下,获得的超声波波束不但能保证主瓣尖锐的指向性,而且能有效的抑制旁瓣数量和旁瓣级,避免能量分散,提高超声发射效率。     

应用近场声全息方法对噪声源的实验研究

本文介绍了可视化空间声场和定位噪声源的一种强有力工具———近场声全息技术,对理论研究方法进行了概括阐释,并通过试验研究的方式高精确的辨认来源以及邻近声场。最后精确的将声压,质点振速以及声强矢量等声学信息绘制到3D图像中,对声场进行重建。     

超声相控阵换能器几何参数多目标优化数学模型

利用多目标优化设计方法寻求最优的超声相控阵换能器参数,分别以最大偏转方向上的归一化主瓣宽度与归一化远场声压的差值和相控阵峰值旁瓣与主瓣的振幅比为目标函数,建立超声相控阵换能器多目标优化设计的数学模型,对超声相控阵主要的几何参数进行优化设计。结果表明,利用优化设计方法计算的几何参数满足了设计优化的目标。