双扬声器近场声源重放实验研究

该文针对电子器件散热用的一款变速轴流风扇的气动噪声及其降噪方法进行实验研究。首先利用风扇旋转轴等高平面内圆周分布的传感器阵列测量风扇不同转速下远场噪声分布,总声压级与转速的对数关系验证散热风扇主要气动噪声属于偶极源噪声,频谱分析显示离散单音噪声为主要噪声影响因素。基于管道声学理论的管道模态截止方法,研究进出风口安装圆形短管对风扇气动噪声的影响,实验结果显示不同位置、不同长度的短管对风扇远场噪声影响不同。额定转速下,在进风口安装2 cm管道可以使远场1 m处平均总声压级下降4.1 dB(A),降噪效果显著。模态测量结果显示,此种情况下对应离散单音处的风扇主要模态幅值大大降低,风扇离散单音噪声降低从而噪声总声压级大幅减小。该方法为散热风扇降噪提供了一种新的途径。     

用HQ管抑制管道风扇噪声的数值模拟

针对HQ管抑制风扇噪声这一主动控制噪声的方法开展研究,包括理论分析和数值模拟,在圆管情况下使用HQ管的消声效果预测和HQ管各几何参数对消声效果影响的讨论.结果表明:HQ管在抑制风扇低频噪声方面有十分显著的效果.     

半波长管传声损失分析*

1/4波长管和Herschel-Quincke(HQ)管具有良好消声潜力,在其固有频率附近具有很高的消声量级,为了将这种消声潜力在更小的安装空间内和更宽的频带上发挥出来,设计了一种新的半波长管,通过对多管传声损失理论模型的推导,运用数值计算的方法,分析了传声损失的影响因素并对多分支管模型进行宽频带尺寸设计,最终实现在350～1350 Hz的宽频带的消声效果,并且通过实验验证了理论模型,同时利用实验数据对管端进行修正,结果证实了理论是正确的。所设计的多分支半波长管可以在复杂的应用场景进行灵活的结构设计,所以在航空发动机降噪、汽车尾气降噪和工厂排气降噪等领域具有更好的适应性和良好的应用前景。     

阻尼贴片式高速列车车轮振动声辐射试验分析

为了研究辐板不同阻尼贴片装置对高速列车车轮的减振降噪效果,在半消声室内进行标准车轮与阻尼贴片式车轮自由状态下的振动声辐射试验研究,并基于有限元法对车轮模态进行了仿真计算。研究结果表明：施加辐板阻尼贴片后,两种阻尼贴片车轮的固有频率与标准车轮相比变化不大,但对于频率在1600Hz以上各阶模态阻尼比显著增加。径向与轴向激励下的降噪效果均达到10dB(A)以上,可见两种阻尼贴片装置均具有良好的降噪效果。其中在多了0.3mm铝合金薄板的情况下,W2车轮的降噪效果要略优于W1车轮,轴向激励下更加明显。     

某身管的实验模态分析

为了了解某身管的振动情况,对该身管进行了实验模态分析,获得了其固有频率、阻尼比和振型等.此外,对身管进行了有限元模态分析,用于对模态试验的指导,并与试验的结果进行了对比和验证,两者符合很好.     

基于独立成分分析和经验模态分解的混沌信号降噪

基于经验模态分解和独立成分分析去噪的特点,提出了一种联合独立成分分析和经验模态分解的混沌信号降噪方法. 利用经验模态分解对混沌信号进行分解,根据平移不变经验模态分解的思想构造多维输入向量, 通过所构造的多维输入向量和独立成分分析对混沌信号的各层内蕴模态函数进行自适应去噪处理; 将处理后的所有内蕴模态函数进行累加重构,从而得到降噪后的混沌信号. 仿真实验中分别对叠加不同强度高斯噪声的Lorenz混沌信号及实际观测的月太阳黑子混沌序列进行了研究, 结果表明本文方法能够对混沌信号进行有效的降噪,而且能够较好地校正相空间中点的位置, 逼近真实的混沌吸引子轨迹. 关键词： 独立成分分析 经验模态分解 混沌信号 降噪     

用基于声类比的边界元计算管道风扇的管道声传播和辐射

本文介绍了用基于声类比的边界元计算管道风扇声场的新方法,将已被成功地应用于物体对外声场的散射计算方法推广应用到管道风扇的管内声传播和管口声辐射问题。数值结果表明了模型和方法的正确性及其可以作为管道声处理降噪敏果预测的工具。     

基于集合经验模态分解和奇异值分解的激光雷达信号去噪

为了提高差分光柱像运动激光雷达(DCIM雷达)探测信噪比,提出了一种基于集合经验模态分解(EEMD)和奇异值分解(SVD)的混合降噪法.由EEMD获得含噪信号多层模态分量,根据各模态分量之间互相关系数的差分量确定主要噪声并予以滤除,利用奇异值分解识别模态分量中的残余噪声并提取有用信号.利用混合降噪法EEMD-SVD和EEMD方法分别对模拟仿真信号和实测激光雷达信号进行降噪处理.结果表明,当模拟噪声标准差在0.05~0.2之间时,相比与未降噪直接反演的湍流廓线,EEMD-SVD方法降噪后反演的湍流廓线信噪比提高了2.718 7dB~6.921 5dB,相应的EEMD方法提高了1.446 1dB~3.366 1dB;两个不同时段DCIM雷达降噪前后反演廓线与探空廓线的对比发现,EEMD-SVD和EEMD两种方法降噪后反演廓线较之于未降噪的反演廓线,信噪比最大提高了2.526 5dB和2.155 6dB.EEMD-SVD的降噪效果优于EEMD,能够更有效地识别和滤除噪声,较大地提高了原始信号的信噪比,获得更准确的大气湍流廓线反演结果.     

利用声辐射模态重构任意目标的散射声场

水下目标散射声场的重构可以作为水下目标散射特性的研究基础。本文主要利用声辐射模态对水下目标进行散射声场重构研究。首先,在借助声传递矩阵给出的任意结构声辐射模态的流体域求解方法基础上,通过理论证明了目标的散射声压与声辐射模态具有函数关系。其次,借助声场分布模态的概念,同时考虑到声场分布模态病态及声压测量易受噪声污染,提出基于声辐射模态的正则化散射声场重构算法。仿真结果表明,波数越低,重构所需声辐射模态阶数越少,在较高波数时仅需总模态数的大约20%即可对声场进行重构。与基于边界元的声场重构算法相比,计算量减小了至少80%,且克服了赫姆霍兹积分方程最小二乘法仅对球壳结构的重构效果较好而不适用于长条形结构重构的缺陷。     

一种半导体表面上微粒缺陷散射场的计算方法

本文通过分析半导体表面上微粒缺陷散射场的光波传播规律,建立了表面上微粒缺陷场的传输模型和数学模型,使定量计算表面上微粒缺陷的散射场成为可能。进一步将入射场和散射场都表达成球矢量波函数的形式,并考虑表面的二次散射作用,用T矩阵将入射场和散射场的展开项系数连系起来。从而得到散射场与入射场之间的一系列定量表达式,并给出计算结果。     

发动机圆形管道内噪声衰减谱模态分析

本文应用模态分析方法建立了剪切流存在条件下,发动机多段声衬圆形管道声传播工程计算模型,对管内各模态频谱和总噪声衰减频谱进行了算例计算,并与有关文献试验数据进行了对比。结果表明,多段声衬圆形管道中声传播工程计算方法是可行的,从而为发动机前短舱管内声传播研究提供了一种模态分析工程预测方法。     

战术导弹自由飞环境与试验台环境模态一致性研究

以战术导弹试验台振动环境的约束模态与导弹真实飞行模态的差异为背景,结合模态应变能法理论,提出了以单元模态应变能和总体模态应变能为评定标准的试验最优约束模态的判别方法。通过对导弹简化模型算例地面试验约束状态和空中自由飞行状态模态一致性分析,给出了地面试验最佳约束点的选择方法。最后,考虑到瞬态响应的特殊性,对战术导弹简化模型算例自由模态和约束模态瞬态响应进行了对比分析。理论分析与仿真试验证明了该方法的有效性。     

数控裁剪机切割刀壳体振动噪声预测分析*

高频往复式切割刀是柔性材料数控裁剪机的核心部件。该文对切割刀壳体的振动噪声改进措施进行研究。首先对切割刀进行刚体动力学分析,获取其所受动载荷情况,并通过数值计算验证了切割刀刚体动力学模型的可靠性。其次,基于有限元法获取切割刀壳体模态特性,并通过锤击激振实验验证了有限元模型的准确性。然后基于模态仿真结果进行谐响应分析,将计算得到的频域动载荷施加至切割刀壳体各螺栓固定处,获取结构加速度响应频谱,结合振动响应结果,对壳体进行声固耦合分析,并进行实验对比,验证了分析方法的准确性。最后,计算不同的阻尼措施对壳体噪声辐射的影响,为切割刀的减振降噪提供参考。     

双光束任意入射各向异性涂层球的散射特性

基于广义洛伦兹-米理论,研究两个聚焦的高斯光束沿着任意方向入射单轴各向异性涂层球的散射特性。基于球矢量波函数的正交特性,推导得到双高斯光束的球矢量波函数展开表达式。通过引入傅里叶变换,求解得到各向异性涂层区域内的电磁场展开式,将涂层球各区域的电磁场用球矢量波函数展开,再结合边界条件,得到沿任意方向传播的双高斯光束入射到涂层球的散射系数和雷达散射截面。数值模拟了雷达散射截面随散射角变化的分布,将单轴各向异性涂层球退化为单轴各向异性球时的散射结果与文献进行对比,结果十分吻合。分析双光束的入射角、粒子内半径、涂层厚度与内半径的比值、电和磁各向异性对散射强度及其散射角分布的影响。该理论和数值分析能够为激光对涂层颗粒的探测、散射以及光学操作提供有益帮助。     

基于经验模态分解消噪的光纤光栅解调系统

为了提高光纤Bragg光栅解调系统的解调准确度,提出利用经验模态分解对信号进行滤波分析和降噪处理的方法.该方法将经验模态分解得到的固有模态函数,分为信号分量起主导作用模态与噪音分量起主导作用模态,并利用反映信号主要结构的模态对信号进行重构实现去噪.实验表明,解调系统输出信号能够识别出中心波长的位置,精确得到Bragg波长的漂移量,输出谱失真小、信噪比高.对温度实验数据进行曲线拟合,拟合线性度为0.998,提高了系统的解调准确度.     

光腔盒底座的模态分析与实验北大核心CSCD

针对实际安装和实验的光腔盒底座,以两种约束方式对真实边界条件进行模拟,通过仿真计算分析两种约束边界对结构动力特性的影响。开展模态实验分析,测得前六阶模态参数,与仿真结果对比,分析底座结构的振型特点以及底部固定情况与顶端波纹管的连接效果。结果表明,光腔盒底座的连接刚度较低,小波纹管对光腔盒的约束作用相对底面约束弱很多,不会改变模态规律。     

圆管超声导波频散与多模态特性研究*

超声导波检测技术作为一种新兴的无损检测技术广泛应用于圆管类结构。为选择合适于不同缺陷检测的导波模态,推导分析了圆管导波传播的运动方程和频散方程;利用数值计算的方法得到了超声导波在圆管中传播的频散曲线和各模态沿壁厚方向的位移分布图,分析得出各个模态对不同缺陷的敏感程度;以一种特定的圆管为例,建立圆管缺陷有限元模型,对不同类型圆管缺陷对导波传播特性的影响进行仿真计算。结果表明,纵向模态对周向缺陷比较敏感,而扭转模态则对轴向缺陷更敏感,仿真结果与理论分析结果相吻合,为圆管缺陷检测的超声导波模态选择提供了理论依据。     

基于硅基微电子机械系统仿生振膜的光纤麦克风

仿蝇耳声传感器是一种对声压梯度敏感的指向性微型麦克风.本文设计制备了桥连耦合双翼形硅基微电子机械系统仿蝇耳振膜,利用该振膜制作了光纤Fabry-Pérot干涉式麦克风,并对这种麦克风的特性进行了理论与实验研究.仿真结果指出:这种仿生振膜具有摇摆和弯曲两种振动模态,单位声压下摇摆模态的振幅依赖于入射声波的频率与传播方向,频率越接近摇摆模态本征值,振幅越大;摇摆模态振幅随传播方向在三维空间的变化呈纺锤形分布,纺锤的长轴平行于振膜的长轴,意味着传播方向平行于振膜长轴时麦克风灵敏度最高.实验测得的光纤仿生麦克风的摇摆模态本征频率略小于仿真值,其输出信号振幅随声源水平方位角的变化呈“8”字形分布,在0°—60°方位角范围二者呈线性关系,由此得出麦克风的方向灵敏度为39.98 mV/(°).     

EEMD自适应去噪在拉曼光谱中的应用

二代小波是公认较好的降噪手段,但是降噪效果依赖于基函数、分解层数和阈值等参数设置。经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)无需参数设定,按照频率特性将信号分解成本征模函数(intrinsic mode function, IMF),对IMF滤波,实现了信号自适应去噪。拉曼光谱中信号和噪声交叠集中在极高频段,EMD产生模态混叠问题,影响去噪效果。应用总体平均经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)拉曼光谱克服了模态混叠,有效区分出高频信号和噪声,获得了与小波函数相似去噪效果。文中首先对一段非线性非平稳豆油脂拉曼光谱EMD分解,可见模态混叠,EEMD分解出清晰模态的特征分量。然后分别用快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)、小波变换(Wavelet)、EMD和EEMD处理含噪光谱,信噪比、均方根误差、相关系数三个方面指标表明FFT高频去噪效果最差,其次是EMD,恰当的Wavelet同EEMD效果相当,EEMD的优势是降噪过程的自适应。最后提出光谱时频分析方法和IMF噪声属性判别准则研究趋势。     

双层杆结构中纵向模态的超声导波

通过分析应力和位移边界条件得到了双层杆结构中纵向模态的频散方程，并进行数值求解，得到相应的频散曲线。对该结构中纵向模态的主要传播特性进行了分析。然后，利用长度伸缩型压电陶瓷片在内层为冰外层为钢的双层杆结构中进行了激励接收纵向模态的实验。实验结果与理论分析较为吻合。结果表明，双层杆结构的频散曲线可用作模态选取的理论指导，用于该结构的缺陷检测。