船舶双推进轴系振动分析软件开发研究

为了预防船舶行进过程中轴系振动过大带来的危害,设计实现了船舶双轴系振动分析软件系统,实现了船舶运行过程中轴系振动的分析显示;对扭振和回旋双通道实时测试采集的数据进行了处理,剔除误差过大的野值,提高振动分析的精确度,并对扭振振幅数据进行定点DFT变换,找出扭振在高谐次上的异常振幅尖峰,以预防船舶在此转速下因扭振振幅过大带来的危害;实船测试表明,该系统测试精确度高,振动分析结果显示直观,满足了船舶双推进轴系振动分析的设计要求。     

振动的参量激发实验与演示

振动的参量激发实验与演示华南理工大学林万荣受迫振动的激发实验与演示，在各校教学和实验都中都涉及到．但是振动的参量（数）激发实验与演示，较少见到，特别在工科院校不涉及这一内容．作者认为振动的参量激发可以与弦的实验结合起来做，两者可以进行比较．使学生对振...     

振转耦合振子实验研究

介绍一个非常有趣的物理演示实验——振转耦合振子实验.弹簧振子实际上是一个具有两个振动模式的振动系统,两振动模式之间存在着耦合,振动能量将从一种模式向另一模式转移.在共振条件下可以实现能量在两模式之间的来回完全转移.     

船舶轴系双通道轴功率与扭振应力测量分析软件研发

为了实现船舶双推进轴系轴功率及扭振应力的动态测量,开发设计了轴功率与扭振应力测量分析软件,描述了轴功率及扭振应力测量的基本原理及所需设备,测量软件通过对船舶推进轴系的扭矩和转速的实时采集和计算转换,实时计算出轴功率及扭振应力,并且能够实时显示和存储扭矩,转速,轴功率即扭振应力。同时根据测量圈数对扭振应力进行频域分析,通过数据回放功能能够选择指定测量文件进行回放观察。最后,实船测试表明,该系统测试精确度高,轴功率与扭振应力分析结果显示直观,满足了船舶双推进轴系轴功率与扭振应力分析的设计要求。     

用磁钢演示振动实验

利用电磁感应现象来演示振动中的阻尼振动、强迫振动、共振等实验有下列特点,即装置简单、操作容易、现象明显、直观.特别在有些普通物理教材中将振动一章放在电磁学后面,任课教师就特别喜欢使用这些实验.因为这此实验既能用来演示振动,还可以复习电磁感应原理及其应用,一举两得.利用磁钢演示振动实验可分为磁性弹簧振子和磁性单摆两种,下面将分别介绍:     

对有质量弹簧的振子系统振动周期的探讨

分析了典型振动信号频谱的分布特点,指出了具有弹簧质量的振子系统的振动频谱符合准周期信号的频谱分布特点,说明该振子系统不具有严格意义上的周期,只有近似意义上的准周期,明确了该振子系统的准周期性的概念.     

也谈振动图像演示实验的改进

中师<物理>课本关于振动图像的教学,介绍了用砂摆演示振动图像的实验.从教材看很直观,但在实际操作中容易出现砂子忽漏忽止,图像不连续的现象,以及实验现象无法竖直起来向学生展示的问题.虽然对此实验有过一些改进的意见和方法,但在实际应用的过程中,不是直观性差,就是性能不稳定,或不易操作、不便制作.为此笔者对振动图像演示实验做如下改进.     

机械扫描振子的研制及演示

由于机械扫描振子在振动区间存有一共振峰,故提出了采用选频放大器驱动电路消除振子在振动区间的非线性的设计,并应用于演示弦线驻波、共振和李萨如图等实验中.     

高功率超声脉冲激励下金属板的非线性振动现象研究

对高功率超声脉冲作用下金属板中的超谐波、次谐波、准次谐波以及混沌等非线性振动现象进行了实验和理论研究.在实验中,高功率超声换能器产生脉冲调制的高频振动激励金属板产生非线性振动,利用激光测振技术测量不同尺寸和不同固定方式下金属板复杂的非线性振动情况,并对其进行了时序分析、频谱分析以及相空间分析.根据实验条件,提出包含非线性接触阻尼的振动-碰撞动力学模型,用以研究强超声振动-碰撞作用下的板非线性振动机制,并进行了相应的理论计算.计算结果表明,超声换能器的变幅杆与金属板之间的间歇性高频碰撞作用是金属板强非线性振 关键词： 非线性板振动 强超声脉冲激发 振动-碰撞动力学     

用频谱分析法研究弦振动实验

用频谱分析法,通过计算机实测实验研究弦的线性自由振动和线性受迫振动规律,得到了弦振动的基频和谐频的量值关系,与理论计算结果一致.该实验方法有利于加深学生对机械振动和机械波理论的深入理解,以及掌握用频谱分析法测量物体振动频谱的方法.     

水声被动目标识别技术挑战与展望

低频水声探测和船舶减振降噪技术发展,使得传统水声目标识别技术性能逐渐下降。该文分析了声呐工作带宽、探测频率、船舶减振降噪给识别技术带来的挑战。针对低频声呐广泛使用的低频线谱识别,研究了低频线谱的识别能力问题;针对智能识别技术发展,研究了深度学习技术在船舶辐射噪声识别中的应用问题,并给出了数据试验结果,文章最后指出了水声被动目标识别技术亟需开展的研究内容和方向。     

电子小提琴与常规小提琴的无线载波传输演示

小提琴可分解成拉弦系统和共振箱系统．在拉弦系统中,弦的振动被变为电声信号,以电磁波的形式发射到空中．在共振箱系统中,由调频接收器接收信号,经电声转换后驱动共鸣箱发声．改装后的电子小提琴可用于物理实验演示教学及小提琴弦振动和共鸣箱的频谱分析．     

柴油机轴系扭振系统的强非线性主共振

研究柴油机轴系扭振系统强非线性问题.根据拉格朗日方程建立柴油机轴系扭振系统的动力学模型,通过参数变换,应用Modified Lindstedt-Poincaré方法得到柴油机轴系扭振系统强非线性主共振的幅频响应方程,分析系统不同参数对主共振幅频响应的影响.结果表明,系统的幅频响应曲线存在跳跃,随着简谐力矩的减小和阻尼的增大,系统的非线性跳跃减弱,系统的振幅减小,系统主共振的区域也随之减小;随着调谐参数的变化,系统的主共振力幅响应曲线存在两种拓扑结构.MLP方法得出的近似解析解与龙格库塔法得出的数值解吻合.     

基于MATLAB的振动合成及左旋与右旋的动态模拟演示

应用MATLAB的图形功能,进行了相互垂直、不同频率的振动合成演示实验,很方便地得到李萨育图形.应用MATLAB图形连续播放命令,演示了相互垂直同频率的振动合成轨迹与其相位差的对应关系,使左旋与右旋等抽象的概念得以直观显现.     

回转件弯扭测量系统及其不确定度分析

为了准确诊测轴系振动特性,基于激光多普勒的频移原理,提出一种能同时测量旋转轴系弯曲振动、扭转振动和轴系旋转速度的方法。设计了能分离弯扭振动的多普勒外差干涉光路,结合光学差拍及参考光技术,构建了测量系统数学模型。对影响激光多普勒弯扭振动测量的主要因素进行了分析,讨论了各参量对测量结果的影响,并给出了相应的测量不确定度。在置信水平为95%时,瞬时转速的不确定为0.079 r/min,弯曲振动速度分量的不确定为0.001 4 mm/s,其精度能满足旋转状态下轴系振动的综合测量要求。     

Dynamic analysis and design of air spring mounting system for marine propulsion system

Marine propulsion unit (MPU) is one of the dominant vibration and noise sources onboard ship. Its vibration can be attenuated effectively by isolating MPU with low-frequency mounting system. But this is difficult to implement due to the stringent requirement of MPU alignment with the propulsion shafting. In this paper a novel air spring mounting system (ASMS) for propulsion system is proposed consisting of air spring subsystem, alignment control subsystem and safety protection subsystem. The load distribution optimization method and dynamic model of ASMS are presented. The factors that affect system stability and natural frequencies are analyzed, as well as the design measures to enhance system performance. A theoretical model is presented to estimate the isolation effect of ASMS. The monitoring model of alignment between MPU and propulsion shafting is established, followed by the alignment control algorithm and converge rule which assures the fast and uniform convergence of both air springs? load distribution and alignment control process. Safety protection mechanism is designed to ensure that the MPU can operate safely in case of ASMS failure or other extreme circumstances. A scaled ASMS prototype is manufactured and tested on a special experimental setup. Experimental results validate the effectiveness of theoretical models and show that the performance of ASMS satisfies the operation requirements of MPU.     

参数未知的舰船辐射噪声检测方法

舰船辐射噪声的检测方法已有广泛研究,其中线谱特征是检测的重要依据。基于线谱特征的舰船辐射噪声检测方法常需要线谱数目、频率等参数作为检测的先验信息,这些信息不准确或无法确知时,检测方法的性能会受到显著影响。针对实际应用中对于未知舰船无法获得其参数信息的情况,研究基于连续谱谱峰特征的更为一般性的信号存在性检测方法。将窄带信号瞬时频率分析的思想扩展到舰船辐射噪声这类宽带信号,从信号频率与能量分布的角度推导得到宽带信号"瞬时频率"的近似表示式。构建宽带信号的瞬时频率检测器,并对其性能进行理论分析,结果表明该检测器的性能主要受舰船辐射噪声瞬时频率方差以及接收信噪比影响。通过计算机仿真和实际数据对算法的性能进行了验证。      

Acoustic ship signature measurements by cross-correlation method

Cross-correlation methods were applied for the estimation of the power spectral density and modulation spectrum of underwater noise generated by moving vessels. The cross-correlation of the signal from two hydrophones allows the separation of vessel acoustic signatures in a busy estuary. Experimental data recorded in the Hudson River are used for demonstration that cross-correlation method measured the same ship noise and ship noise modulation spectra as conventional methods. The cross-correlation method was then applied for the separation of the acoustic signatures of two ships present simultaneously. Presented methods can be useful for ship traffic monitoring and small ship classification, even in noisy harbor environments.     

船舶辐射噪声解调谱相位耦合特性与应用

研究了船舶辐射噪声解调谱谐波线谱的相位特性,通过对实际船舶辐射噪声数据分析,指出船舶辐射噪声解调谱线谱中轴频线谱相位和部分谐波线谱相位之和,与叶频线谱相位的差值为零或为一常数,即存在相位耦合关系。给出了频率具有耦合关系、相位差为非零常数谐波信号的高阶累量,并对这种谐波信号的高阶谱进行了仿真计算。研究了船舶辐射噪声解调谱线谱相位耦合特性的利用方法,通过对部分典型弱调制噪声信号高阶谱分析,指出利用相位耦合关系可以提高弱解调谱船舶目标的螺旋桨参数特征提取能力。      

在超低频的低频段,正弦半波频谱的异常分布

根据在超低频低频段范围内，强迫力按正弦半波规律变化时，受迫振动异常的实验结果，讨论了在该频段范围内，由晶体二极管整流得到的正弦半波频谱的异常分布。