湍流边界层激励下腔体内水动力自噪声预报与测量

循环水槽中试验测量了腔体内水动力自噪声,并与模态法建立的湍流脉动压力引起腔体自噪声预报进行比较验证。透声窗振动以简支边界为条件,腔体内部声波以刚性边界为条件模态展开,通过辐射边界条件建立模态耦合振动方程。在随机湍流脉动压力作用下,推导了模态振动方程在随机力激励下的自噪声功率谱响应。对循环水槽中5 m/s和8 m/s两种流速工况下的腔体水动力自噪声和湍流脉动压力进行了测试,结合测量的脉动压力预报方法可以计算腔体水动力自噪声量值,理论预报与试验测量结果大致吻合,趋势一致,为声呐罩材料选取及声学环境控制提供了一种分析方法。      

湍流边界层激励下腔体内水动力自噪声预报与测量

循环水槽中试验测量了腔体内水动力自噪声,并与模态法建立的湍流脉动压力引起腔体自噪声预报进行比较验证。透声窗振动以简支边界为条件,腔体内部声波以刚性边界为条件模态展开,通过辐射边界条件建立模态耦合振动方程。在随机湍流脉动压力作用下,推导了模态振动方程在随机力激励下的自噪声功率谱响应。对循环水槽中5 m/s和8 m/s两种流速工况下的腔体水动力自噪声和湍流脉动压力进行了测试,结合测量的脉动压力预报方法可以计算腔体水动力自噪声量值,理论预报与试验测量结果大致吻合,趋势一致,为声呐罩材料选取及声学环境控制提供了一种分析方法。     

高分子材料固体平板中声速与吸收系数的测量

在日本海洋科学技术中心建造的6500m潜水调查船上,装备了观测声呐(水下图像声呐)。这种声呐的平面位置显示设备(PPI)使用频率为100kHz,图像显示用300kHz。为提高探测距离,必须制备透射损失非常小的声窗。而且由于导流罩与收发换能器之间的距离仅为10cm左右,为防止它们之间的混响,也需要透射损失很小的声窗。 以往使用的各种声窗材料,其穿透频率大部分在100kHz以下,而对100kHz以上的高频,则是以天然橡胶为主,但是天然橡胶的透声损失在1dB以上,且     

多层介质的转移矩阵及其在声子晶体中的应用

引入四维波矢的概念,推导出弹性波斜入射到多层介质系统时的转移矩阵以及透射系数和反射系数。利用这些公式计算了纵波和横波正入射到一维掺杂声子晶体时纵波和横波的透射系数。得出:当纵波正入射时,透射波中纵波在一定频率范围内出现了禁带,并且在禁带的中心频率处出现了缺陷模。当横波正入射时也有相同的结果。     

舰船辐射噪声贝叶斯方法反演浅海底层结构及地声参数EI北大核心CSCD

针对以舰船辐射噪声为参考声源的浅海海底分层结构及地声参数反演问题,研究了一种基于贝叶斯理论的浅海多层海底地声参数反演方法。反演中以舰船辐射噪声的线谱成分为研究对象,进而采用非线性贝叶斯反演方法反演浅海底层结构、层中声速、声速衰减和密度,并对反演结果的不确定性进行分析。反演结果的最大后验概率估计值和边缘概率分布分别通过拨正模拟退火算法和Metropolis-Hastings采样法在各参数先验区间内计算获得,并根据贝叶斯信息准则确定最佳海底分层结构。海上实验表明:根据该方法反演获得海底分层结构及地声参数,计算得到的声压场与实测舰船辐射噪声传播损失误差不超过10%,反演结果能够准确表征实验海区海底特征。反演结果不确定性分析表明:海底纵波声速、横波声速以及密度的不确定性更小,对声压场变化更加敏感,反演结果更有效、准确。     

固体表面菲涅尔阵列产生的声束聚焦的研究

在固体表面上菲涅尔阵列可实现聚焦声束的Ｂ扫描。此阵列产生的弹性波场的分析是固体中会聚声束Ｂ扫描成像的物理基础．给出此聚焦声场的全面分析,包括：纵波和横波会聚声束的频率扫描特性;纵波声场沿对称轴和在焦面上的分布;在主焦点的频率响应;纵波场的全空间分布以及阵列参数对会聚声场的影响．最后还讨论了横波的分布．     

压电矢量传感器的低噪声设计

针对压电矢量传感器的低噪声设计问题,建立了基于压电敏感器件、悬挂结构、前置放大电路及电缆的同振式矢量传感器等效自噪声分析模型;结合敏感器件的低噪声设计、悬挂结构对自噪声的影响以及前置放大电路低噪声匹配等内容提出了一种低噪声设计方法。设计了低噪声矢量传感器样机,研制了自噪声测量平台并对样机进行了测试。结果表明:样机的等效噪声声压谱级达到了55.5 dB/√Hz2@200 Hz,低于同频率Knudsen零级海况下海洋环境噪声;测试结果与设计结果相符,验证了低噪声设计方法的有效性,也为压电矢量传感器的低噪声设计提供了理论依据。      

用光学的方法验证流体饱和孔隙介质中慢纵波的存在

用阴影法（Ｓｈａｄｏｗｇｒａｐｈ）和ＣＣＤ照相,观测到声脉冲透过流体饱和孔隙介质（按英文“Ｆｌｕｉｄｓａｔｕｒａｔｅｄｐｏｒｏｕｓｍｅｄｕｍ”的第一个字母缩写为ＦＳＰＭ）样品后在水中传播的三个声脉冲,这三个声脉冲分别对应于ＦＳＰＭ样品中的三种体波（快纵波、横波、慢纵波）的转换模式．由阴影法记录的三个透射声脉冲的位置与计算结果以及发射一接收法的测量结果一致．     

带孔硅纳米薄膜热整流及声子散射特性研究

本文基于非平衡的分子动力学模拟方法计算了带有三角形孔的硅纳米薄膜的界面热阻特性,结果表明300-1100 K范围内随着热流方向的改变,在含有三角形孔的硅纳米薄膜中存在热整流效应,热整流系数达28％.同时借助于声子波包动力学模拟方法,获得了不同频率下的纵波声子在三角形孔处的散射特性,结果表明纵波声子在散射过程中产生了横波声子,并且从三角形底部向顶部入射的声子能量透射系数比反向时平均低22％.不对称结构引起的声子透射率的差异是引起热整流效应的主要因素.     

沉积层声学特性对浅海低频声场分布的影响

已有对浅海低频水声场的讨论多是关注声能量在水体中的分布特性,对水体下沉积层、基底中低频声传播的同步研究相对较少。本文基于波动方程,在柱坐标系下推导了一种浅海水体/海底统一波导下低频声能流的计算模型,在此基础上结合具体仿真算例与波动理论阐述了不同沉积层声学参数对声场能量分布的影响规律及机理。仿真结果表明,在沉积层纵波声速>水中声速>沉积层横波声速的前提下,沉积层中密度与纵波声速数值越大,声能量越趋于保留在水体中而不向海底泄漏,横波声速的影响正好相反;沉积层厚度增加到一定量后,基底对流体层中声传播的影响可近似忽略不计。      

粘弹性夹层板结构声传入的理论分析

应用有阻尼的简正模态概念,推导出夹层板与腔耦合条件下的声波基本方程,并通过数值计算研究了粘弹性层的特性参数对板结构振动及其辐射噪声的影响。结果表明,利用粘弹性层的剪切效应,可以有效地抑制结构的振动和由此所建立的闭空间声压。     

三点弯曲试验 条件下花岗岩声发射横纵波特征及损伤演化*

开展花岗岩三点弯曲试验,利用横纵波两种传感器接收花岗岩破坏过程的声发射信号,对比分析声发射横纵波信号的时频特征,在此基础上,基于声发射横纵波建立损伤变量,探讨花岗岩三点弯曲条件下损伤演化规律。研究结果表明：花岗岩破坏过程声发射横纵波事件率变化趋势较为相似,临近峰值载荷时均加速上升,破坏时达到峰值,但纵波事件率加速点早于横波事件率;声发射横纵波能率变化趋势一致,呈现峰前低水平稳定变化、峰后陡升到峰值的特征。声发射横纵波主频在临近峰值载荷逐渐形成主频条带,但其频率存在差异,纵波主频分布在0~10 kHz、30~50 kHz和100~110 kHz,而横波主频集中分布在0~10 kHz。相比纵波损伤变量,横波损伤变量能够刻画峰后损伤急速发展的过程,能较好地表征花岗岩三点弯曲作用下损伤变化规律。     

钢板-空气背衬上含空腔粘弹性材料层的声反射特性

本文研究声波从水中入射到粘弹性材料层-钢板-空气上的反射特性，运用分层介质中的波动理论研究粘弹性层均匀情况的声特性，运用有限元方法研究粘弹性层含空气腔结构情况的声特性。结果表明，改变粘弹性材料消声特性需要综合调整材料的弹性参数；粘弹性层内的空腔结构对声特性产生很大影响，改变其谐振特性和反射系数的收敛特性。文中以含圆锥腔、圆台等复合腔的结构粘弹性层为例，计算了其反射系数的频响特性、谐振模态，并分析了结构的影响。     

斜入射激光超声体波声场的实验研究

为研究微烧蚀状态下圆形光斑斜入射时激光超声声场的指向性,使用脉冲激光辐照半圆柱形铝质工件表面,并使用压电探头和电磁超声探头分别接收纵波和横波信号。根据速度参数确定了超声信号的类型,提取了信号的峰-峰值,并绘制出声场指向性曲线。通过分析获得以下结论:激光斜入射角度在0~60°范围内变化时,纵波声场的声束轴线方向保持不变,且与工件内法线平行;另外,横波声场的峰-峰值仍然在±35°的方向上取最大值,但是横波指向图形的主瓣易受激光入射方向的影响,当倾斜角度大于等于45°时,横波主瓣的范围变得较宽。     

有限元法分析空腔周期分布粘弹性层的声特性

运用有限元方法研究水中空腔周期分布粘弹性层及粘弹性层附在钢板上、并位于水和空气之间的声特性。结果表明,在低频,水中有空腔的粘弹性层比无空腔的粘弹性层有较大的反射;空腔的形状和谐振对低频声特性产生很大影响。给出了粘弹性层具有球形、圆柱形和圆锥形空腔的振动模式和声特性的数值结果。     

全波列声波测井数据处理方法通过部级评定

全波列数字声波测井技术是八十年代发展起来的一种测井新技术、它利用数字技术完整地记录了在井孔条件下激励的滑行纵波、滑行横渡、伪瑞利波和斯通利波等模式的声波.不仅可获取纵波参数,而且可提取井壁岩层的横波声速等参数.进而可计算出岩层的各种弹性参数,为石油、煤炭、水文地质勘探提供了一系列重要的参数. 为了使全波接收信号中的纵横波信号能在时域上较好地分离,须采用长源距测井声系,例如,斯伦贝谢     

各向异性蜂窝夹芯材料的电磁传输性能分析算法研究

蜂窝夹芯结构作为天线罩最常用的透波材料, 其电各向异性特征对电磁传输性能具有不可忽略的影响. 本文基于各向异性蜂窝夹芯材料对电磁波水平极化和垂直极化分量的有效介电常数, 建立了多层蜂窝夹芯材料的等效传输线网络传输方程, 并给出了其传输系数的计算公式.该计算公式由于考虑了材料的三维各向异性特征, 不仅理论上可以计算多层各向异性介质板对任意方向入射电磁波的传输系数, 而且能够揭示出材料方向角对传输性能的影响规律.同时, 通过传输线网络等效, 其计算效率远高于有限元等方法.数值算例表明, 本方法能够有效地揭示蜂窝夹芯材料的各向异性对其传输性能的影响, 计算结果在入射角为0°–80° 时与有限元法符合很好. 关键词： 电磁传输性能 电各向异性介质 蜂窝夹芯材料     

多分量方位远探测声波测井的理论与应用

基于线性拟合的利用岩石动态模量预测静态模量方法存在经验性强且精度不准的问题,利用实验测量的岩石纵波速度、孔隙度和体密度作为输入参数,基于多基因遗传规划方法,不断进化模型得到静态模量关于三个参数的解析表达式,对储层砂岩的静态模量进行了预测。结果表明,多基因遗传规划方法得到的模量表达式更为精确,此外,由于多基因遗传规划方法中横波速度不必要作为计算过程中的输入参数,因此避免了横波速度测量不准确或缺失而带来的静态模量计算误差。     

爆炸载荷下V型泡沫铝夹芯板的动态响应

基于三维非线性LS-DYNA程序,采用动态显式算法对爆炸载荷下V型夹芯板和平板的动态响应进行数值模拟,得出了不同工况下V型板和平板的面板挠度、芯层压缩量及其吸收的能量。结果表明:与平板相比,V型板具有更加优越的防爆性能。当V型板的面板厚度一定时,上面板挠度、芯层的压缩量及其吸收的能量随着V型板夹角的增大而增大;当V型板夹角一定时,上面板挠度、芯层的压缩量及其吸收的能量随着面板厚度的增大而减小。该结果可以为汽车底板防护和其他防爆设计提供参考。     

非高斯环境下的深度学习脉冲信号去噪与重构*

侧扫声呐进行沉底小目标探测时,底混响是主要背景干扰。底混响通常是一种非平稳、非高斯的带限噪声,它使得白噪声条件下的滤波器性能受到限制。在混响背景下常利用自回归模型对接收信号进预行白化处理,但对于实际侧扫声呐应用,白化后直接匹配滤波的处理效果不甚理想。针对此问题,在自回归模型预白化的基础上,提出采用一种次最佳检测与多分辨二分奇异值分解相结合的改进方法。该方法首先对接收信号进行分段处理,利用改进Burg算法估计每段数据自回归模型的系数及阶数;然后构造白化滤波器对分段数据预白化,并对白化后的数据进行多分辨二分奇异值分解;最后应用ostu方法对原始声图和处理后的声图进行目标检测。仿真与实验结果表明,该方法明显提高了信混比,改善了侧扫声呐沉底静态小目标的成图质量,有利于后期实现基于图像的目标自动检测。