有限非均匀空腔障板对换能器指向性的影响

声障板可以改善换能器的灵敏度和指向性,是换能器及基阵设计中必不可少的声学结构。本文建立了有限空腔障板和非均匀空腔障板的模型。利用射线声学的理论,研究了以上两种障板对换能器指向性的影响,结果表明障板的边缘和障板的厚度变化都会影响换能器的指向性。文章最后给出了部分实验结果,理论结果与实验结果基本相符。     

圆柱形通道结构橡胶声障板

本文介绍了具有圆柱通道的橡胶水声反声障板的机理，通过静态近似得到此种橡胶声学参数的计算公式，测试了相关材料的动态力学性能，并对障板的声学特性进行了理论计算和分析，给出了不同频率下的反声性能随材料损耗因子、剪切模量及厚度的变化规律，并对模型进行了试验验证。     

平面障板对换能器指向性的影响

木文利用射线声学和虚源法,研究了无限大平面障板对换能器指向性的影响.对几种典型的障板做了数字计算和讨论,从中得出的一些规律,对障板的工程设计可能有指导作用.计算值与实验做了比较,二者基本符合.     

紧凑型双单元声系统的波束形成研究

紧凑型扬声器系统的空间感增强是目前便携式移动电声设备面临的一个重要难题。该文基于拓宽视在声源宽度以增强空间感的理念,进行了紧凑型扬声器系统的波束形成研究。该文基于圆柱形刚性障板的声学特性,利用两只扬声器单元设计了紧凑型双单元声系统,分别利用基于相位对齐的最小均方误差算法实现左/右声道的波束形成和利用最小均方误差算法并设计半空间指向性的目标实现虚拟中央声道的波束形成。通过分析波束宽度和扬声器单元的工作状态验证了波束形成效果符合目标设计。考虑到实际使用情况,一方面,该文利用边界元方法仿真分析了有限长障板对扬声器单元指向性以及波束形成的影响,仿真结果表明有限长障板会使得单元整体的指向性变宽,该结果更有利于声系统实现目标;另一方面,该文基于有限元仿真的条件实际设计了双单元声系统,通过实验测量进一步验证了算法的性能。     

球冠型换能器声辐射指向性分析

为了研究球冠型换能器的声辐射特性,在分离变量法求解球面坐标系下波动方程的基础上,采用基于球谐基傅里叶变换及边界条件的求解模型,给出了球冠型换能器声辐射的远场声压计算表达式和远场指向性表达式;仿真计算了球冠换能器的远场指向性随球冠极角、球半径及振动频率变化的特性,球冠所在球障板的直径和介质中声波的波长比决定着球冠声辐射指向性,在低频或波长大于球障板直径时,球冠声辐射呈无指向性,随着频率的增高即波长的减小或者球障板直径的增大,球冠声辐射的指向性越明显,波束开角越趋向于球冠的开角,而且波束开角内出现波浪状起伏越明显;试制了高频球冠型换能器基阵,测试了换能器基阵300 kHz的指向性,测试结果与理论计算相符合,验证了理论计算表达式的正确性,可为设计球冠型换能器及基阵提供理论指导。      

降低加肋双层圆柱壳辐射噪声线谱的结构声学设计

为降低双层圆柱壳辐射噪声线谱,从控制内壳振动响应和衰减壳间振动传递率进行结构声学设计。采用机械阻抗理论分析了环肋圆柱壳模态响应控制机理;由环肋振动方程推导分析了环肋径向机械阻抗特性;基于阻抗失配、波形转换原理提出一种阻抗加强环肋,分析了振动波阻抑特性;利用阻尼减振技术,综合考虑肋板的刚度、阻尼特性,设计了金属橡胶层叠肋板;结合数值计算实例,分析了设计双层壳模型的声辐射性能。结果表明:设计的双层加肋圆柱壳结构能有效降低辐射噪声线谱,在分析频段内辐射声压线谱平均降低约6.6 dB。研究结果对研制低噪声水下航行器具有良好的工程价值和应用前景。      

密排圆柱基阵基元振幅和相位特性

具有机械输入阻抗Z~1的基元,密布在无限长的圆柱基阵上。这些基元能被看作是圆柱阵的阻抗障板,在该边界值条件下求解波动方程,我们就得到入射平面波散射场的解。 文中给出了计算一个基元的水平方向性的理论公式,也就是基元沿着圆周方向的振幅和相位的分布。对波束形成中的相幅权,可按此情况下的基元相幅特性加以修正。 最后,文中还扼要地说明了基元的机械输入阻抗Z~1对基元方向性的影响。     

非均匀钹式换能器平面阵指向性特性研究

针对钹式基阵工作频率低、布阵紧凑导致阵元之间互干扰严重、指向性能退化的现象,本文在均匀平面基阵的基础上提出强度可调节的非均匀平面基阵,建立了基阵指向性能的数学模型,通过数值计算的方法分析阵元间距和中心阵元声强度变化对基阵指向性能的影响。研究给出了主瓣宽度、旁瓣个数、栅瓣个数随阵元间距的变化规律,总结了在各种工作频率下,基阵可用的最大阵元间距。研究结果表明:中心阵元强度增大时,基阵的总体指向性稍有降低。所以当通过调整阵元间距和强度来优化基阵指向性能时,应综合考虑它们对基阵其它性能的影响,以获得最佳的总体性能。     

对镶在圆柱障板上单块有限复合板散射近场的研究

本文提出了预测镶在圆柱障板上一块具有三层加筋结构的复合材料有限板的振动特性和近场散射特性的理论模型。研究了在密介质中振动系统和入射声场的互作用以及不同振动之间由于辐射场引起的互耦合作用,数值计算了简支镶嵌在圆柱障板上的单块有限复合板的各种振动模式自耦合和互耦合系数,计算分析了有限复合板的振动再辐射近场特性。设计进行了测定有限复合板系统的近场实验。实验结果与理论计算结果符合较好。     

加膜穿孔板声学特性的研究

本文介绍一种在穿孔板表面再覆盖一层薄膜的吸声结构，着重对这种加膜穿孔板的声学性能作严格的理论分析．从基本的声学理论出发，导出了反映加膜穿孔板声传递特性的普遍关系式，获得了加膜穿孔板声阻抗率的计算公式．文中讨论了声阻率随频率，空气层厚度以及薄膜面密度等重要参量变化的规律．理论计算结果与实验数据良好相符．所得结论为这种新型吸声结构的优化设计提供了严格的理论基础．     

局域共振型声学超材料薄板带隙特性的能量解法

研究局域共振型声学超材料的带隙特性时,面临的首要问题是寻求一种带隙特性的高效解法。为此,本文以局域共振型声学超材料薄板为研究对象,提出了一种基于能量泛函变分原理及正交多项式级数展开的带隙计算方法。该方法通过合并基体板及共振子的动、势能及外力功建立元胞的能量泛函,经过变分运算得到元胞的振动控制方程,进而引入第一类Chebyshev正交多项式作为基函数将控制方程进行离散。为克服无法直接对离散控制方程中的广义坐标施加周期边界条件的困难,该方法将连续边界条件弱化到若干选定的配点上以离散方式实现,并将对应的一组线性约束条件通过拉格朗日乘子法施加到系统中。仿真结果表明,该方法具有较高的计算精度和效率,并可应用于"局域共振子-夹层板"等复合结构的带隙特性研究。本文方法为局域共振型薄壁超材料的带隙求解提供了新的思路,丰富了声学超材料的振-声学理论,并为薄壁超材料的工程设计和优化提供了技术支撑。      

大负载超声振动磨削系统的设计

设计了一种大负载超声振动磨削系统,超声系统由换能器、圆柱圆锥形变幅杆和轮辐式砂轮组成.首先将轮辐式砂轮等效成轮毂为圆柱杆、辐板与轮缘为中厚板的复合模型,利用各接触面边界连续的条件推导系统的频率方程,完成了超声磨削系统的设计,制作了实验装置并分析验证了其声学振动特性.实验结果表明:利用轮辐式砂轮复合模型求解系统频率方程,...     

基于被动声学的超声速武器脱靶量解算方法

针对武器试验环境日趋复杂,电磁干扰强,且现有主动雷达体制反舰武器矢量脱靶量测量系统存在易受干扰这一问题,该文提出利用多个声学基阵,通过测量超声速武器飞行过程中产生的激波,获取该武器在不同时刻相对声学基阵的方位,进而采用平面相交求解该武器的矢量脱靶量。仿真计算结果表明,当声学基阵测向误差为1°,弹道偏角为45°时,中靶点解算精度优于1.2 m,航向角和俯仰角解算精度优于0.5°,测量精度满足试验评定要求,可为被试武器性能评定提供有效支撑,具有十分重要的军事意义。     

SF-10深海复合棒振子的设计及其布阵应用

本文介绍采用“外预应力筒”结构代替“中心预应力螺杆”结构的复合棒振子设计;从而得到一种无障板、无去耦材料、自身形成单向辐射指向性、水密性能良好的深水复合棒振子。能灵活方便地应用于水面或深水声阵中。 最后用此振子设计了一个无障板的圆环形深海发射阵,并给出了实验数据。     

可用于户外的微穿孔吸声屏障通过产品鉴定

1996年12月12日由上海市轻工控股集团公司主持，对上海申华声学装备有限公司研究设计的SHP－W型微穿孔吸声屏障通过了产品鉴定，国家环保局、国家科委、上海市轻委、上海市环保局等领导以及北京、上海声学专家等90余人参加了会议。SHP－W型微穿孔共振吸声屏障根据马大献院士的微穿孔板吸声结构理论，采用了透明微穿也孔板和顶部扇形高效吸声体，结构新颖，声学性能优良，景观效果好，具有防雨水，防积尘，防反光等特点。该产品通过声学、力学等性能研究测试，完全满足高架道路使用要求，在上海延安路高架道路西段进行实际应用，取得了良好的效果，得到了用户的好评。鉴定会认为，将透明微穿孔吸声结构作为一种户外声屏障属国内外     

无源声呐稀疏阵无栅瓣性能分析

计算机模拟、实际声呐信号和理论分析证明了在无源声呐中只要信号带宽足够宽(带宽大于1个倍频程),无源声呐中用稀疏阵,即基元间距大于信号波长的基阵,波束图中不会出现栅瓣特性。白化目标信号可满足尽量宽的信号带宽,有利于无栅瓣波束的设计。结论是只要保证足够宽的信号带宽,无源声呐工作频段中最高频率的波长可小于基阵中阵元间隔而可使阵波束特性不出现栅瓣。     

无障板圆形活塞换能器的辐射阻抗*

辐射阻抗是换能器的最重要辐射声场特性参数之一,影响着换能器的谐振频率、频带宽度、效率以及辐射声功率等。经典声学理论用一阶贝塞尔函数和斯特鲁夫函数给出了圆形活塞换能器辐射阻抗的数学表达式,但仅适用于无限大障板条件。该文用ANSYS有限元软件计算了无障板圆形活塞换能器的辐射阻抗,给出了数值解结果,通过与无限大障板条件下的理论结果相比较,显示了二者之间的偏离情况,尤其是在低频时差异显著。为了借助MATLAB工具模拟无障板圆形活塞换能器的辐射阻抗,并给出较准确的数学表达,选择了一系列初等函数以及它们的复合函数进行曲线拟合,最终给出了辐射阻和辐射抗关于ka的函数表达式,在ka值从0.08到20范围内与有限元计算结果很好吻合。     

基于平面声全息的全空间场变换:Ⅱ.水下大面积平面发射声基阵的近场声全息实验

研制了一套多通道水声声全息测量系统,解决了多通道系统的校准及弱散射水听器接收线阵的设计等问题。在非消声水池内,利用该系统对水下大面积平面发射声基阵进行了近场声全息实验,给出了声基阵表面的声强分布、声基阵各阵元及全阵的辐射声功率、基阵远场空间指向性图和指向性参数等。实验结果证明脉冲法和分区扫描数据合成的测量方法是可行的,实验系统的设计与实施方法可用于更大规模的声全息系统。     

宽带稀疏圆柱阵指向性研究

宽带稀疏圆柱阵的测试结果与理论计算值的相当吻合,证明了圆柱阵的设计在理论上的正确性和在工程上的实用性。文中特别指出了,只要选用适当的幅度加权因子,就能够对宽带稀疏圆柱阵中出现的大旁瓣(栅瓣)进行有效地抑制。     

阵元间互辐射对基阵指向性的影响研究及试验

针对常规基阵指向性图计算并未考虑阵元间互辐射阻抗影响这一不足,修正了常规基阵指向性图计算公式。将阵元间的互辐射阻抗引入到水声基阵的辐射声场计算中,并依据叠加原理得到包含阵元间互辐射阻抗的基阵指向性图计算修正公式。15元均匀线列阵和5×5均匀平面阵的计算机仿真和消声水池试验结果表明,该修正公式相比于常规公式更能反映基阵指向性图的真实情况。