水下材料吸隔声性能测试近场长脉冲传递函数法

为消除有限空间壁面反射对大样水下材料声学性能测试的影响,利用传递函数法和脉冲法测试原理,建立声波垂直入射情况下水下材料吸隔声性能测试近场长脉冲传递函数法,10mm均匀钢板模型声学性能试验表明,压力环境下钢板反射及隔声性能测试值与理论值基本一致,反射系数测试偏差小于0.1,隔声量测试偏差小于1dB,可以采用近场长脉冲传递函数法测量声波垂直入射情况下材料声学性能,可有效克服边界反射对测试的影响。     

暗声学超材料及其性能

图中显示了所用的实验样品（下部）,计算得到的能量密度增强因子频谱（上左）,以及在薄膜中截面内的弹性势能密度分布函数（上右）．极高的弹性曲率能量聚集在铁片边界区域,且与声波辐射模式几乎没有耦合作用,这就形成了一个开放的共振腔,从而导致入射声波在100--1000Hz低频范围内的强烈吸收．     

第六讲水下声学传感器网络的发展和应用

文章主要介绍了正在发展中的水下声学传感器网络的一些概念和发展现状.在回顾了水声通信和水下网络的发展历史之后,首先从网络拓扑结构出发,指出多跳对等网络是适合于水声应用的一种网络结构,接着根据网络协议栈的概念,说明水下声学传感器网络在各协议层上所涉及的问题,并从物理层面,分析了水声介质的特殊性,和水下声学传感器网络所面临的一些主要的技术挑战.介绍了组成水下传感器网络的关键部件,以美国海网（Seaweb）为例,给出了一个水声传感器网实现的实例,对它的年度实验进行了介绍,最后,给出了中国未来的发展应用前景.     

材料复切变模量的测量方法

本文介绍材料切变模量及损耗因子的测量方法，着重讨论了测量中的一些技术问题．     

声学超材料与超表面研究进展

声学超材料是一种人工设计结构的材料,具有超越自然界材料行为的特性,如负折射、反常多普勒效应、平面聚焦等.本文主要介绍了声学超材料近二十年来的相关研究进展,重点论述了超原子声学超材料、超分子声学超材料、超原子簇和超分子簇声学超材料.最后简要介绍了近五年来声学超表面的研究概况和发展趋势.     

基于柔性测试技术的高精度水下声学采集与发射系统设计

水下声学采集与发射在水声测试系统中起着举足轻重的作用,以往的测试设备往往只针对水下水声信号的原始数据采集,而在岸基与水下系统的授时、定时以及同步性上缺乏可靠的技术手段予以保证,同时也存在测试功能针对性强、扩展性差等缺点;文章提出了基于柔性测试的高精度水下声学采集与发射技术,阐述了其基本的测试原理、关键技术实现以及软硬件实现方法,完成了岸基与水下测试系统授时误差小于200 ns,定时同步误差小于100 ns,最大6通道,每通道采样不小于200 KS/s的水听器采集且同步2通道换能器任意波形输出的硬件功能,软件上实现了任务列表自动解析、基于岸基时间服务器的自动数据采集与发射功能,具有精度高、功能全面、智能化程序高等特点。     

车用声学材料测量研究性教学实验设计

针对工科高等院校物理实验课设计了车用声学材料测量研究性教学实验.实验结合开设专业和选题自身特点,在传统研究性教学实验设计的基础上,将学生实验前的调研工作从时间、空间上拓展至课堂之外,并将科研工作中自行设计的车用声学材料数据库系统应用于教学,以期实现教学引导科研、科研促进教学,学研结合、教学相长.     

水声材料透声性能测量技术的改进

本文对传统的水声无源材料透声性能测量技术提出了几点改进,以便在小型消声水池中测量有限尺寸的大面积材料的插入损失（透射系数）随频率的变化规律。材料样品的典型尺寸为 １×１ｍ２左右,测量频率范围为 ２－２０ ｋＨｚ．文中对标准样品进行了声学性能测量,测量结果和平面波理论模型计算值有较好的吻合。     

头盔的声学性能测试与分析

本文设计了使用自关函数以测试混响声衰变速度、自功率谱以测试插入损失的方法，用于头盔的回声与隔声效果分析。结果表明，这一方法物理概念明确，测试简单，可以定量地说明头盔的声学性能可能存在的问题，可望用于头盔的声学性能额 观测试与分析方法的建立。     

声子晶体和声学超构材料

声子晶体和声学超构材料进一步拓展了自然界中声学材料的弹性波性质.这种人工的复合结构材料,由于其周期结构的布拉格散射和局域共振特性,使得其具有奇异的色散特征,在某些频段具有负的有效弹性参数,带来了许多新颖的声学传播效应,例如声子带隙效应、负折射效应、超棱镜效应、超透镜效应、异常透射效应、异常隔声效应等.与此同时,在声子晶体和声学超构材料表面,一类具有亚波长特性的声表面倏逝波也引起了人们的关注,研究其激发、传播、耦合的过程对揭示声子晶体和声学超构材料的奇异声传播效应的物理本质具有重要意义.声子晶体和声学超构材料作为一类新型的人工声学结构材料,在隔声、防振、热控制以及新型声学器件研发等方面具有巨大的应用前景.文章综述了近十几年来国际国内关于声子晶体和声学超构材料的研究进展,并对其未来的研究发展方向做一评述.     

水声无源材料插入损失虚拟聚焦测量方法

提出了一种适合在有限尺寸水池中测量水声材料插入损失的方法,称为\     

Measurement of sound absorption by underwater acoustic material using pulse-separation method

An alternative pulse-separation method is presented for measuring the sound absorption at normal incidence of an underwater acoustic material in a water-filled impedance tube. A damped sine pulse was generated in the water-filled impedance tube with a regular waveform and a short duration time of approximately 1 ms. During the generation of the pulse, the inverse filter principle was used to compensate for the transducer response. In addition, the effects of the characteristics of the tube termination can be eliminated during the generation of the pulse to obtain a single plane pulse wave in the impedance tube, which is a necessary condition for this technique. Measurements of the sound absorption coefficient of the rubber material and the reflection coefficient from a water/air interface were used to verify the pulse-separation method.     

A direct method for acoustic impedance measurement based on the measurement of electrical impedance of acoustic transmitter

A simple and straight forward method for acoustic impedance measurement is presented and evaluated. In this method a speaker is used as the signal source. The relationship between the electrical impedance of the speaker and its acoustical load is developed and studied. It is shown that the electrical current and voltage of the speaker relate to the acoustical pressure and volume velocity. The mechanical and acoustical impedances are therefore easily derived by measuring the electrical current and voltage of the circuit. The proposed method yield itself to the automatic computer measurement and can be used for the field and in situ measurements.Comparison of the measurement data with those from other methods proves the applicability and accuracy of the proposed method.     

对称三角线性调频水声通信信号的同步检测方法

同步捕获是水声通信中的重要环节。基于分数阶傅里叶变换(FRFT)可提高对称三角线性调频波(STLFM)的信号同步捕获精度。理论分析表明,对称三角线性调频波在同步窗口正确时,其分数阶傅里叶变换(FRFT)域上具有双尖峰对称性。利用FRFT域上两个尖峰的位置偏移可估计并矫正同步信号的多普勒频移与时间延迟,进而利用FRFT域上两个尖峰的峰值差可实现对同步跟踪环路的精细调整。水声传播仿真和五缘湾浅海信道测试结果表明,在相同时间带宽乘积情况下,所提同步方法的同步误差均值比线性调频(LFM)同步方法低1/3,同步误差均方误差上降低至1/5¹/10,具有更好的准确性和稳定性。     

稀疏信道条件下正交多载波扩频水声通信无导频信道估计算法

提出了一种无导频信道估计算法,该算法首先利用水声信道的稀疏特性对扩频信号进行识别,再利用扩频信号识别结果对水声信道响应进行判决反馈估计,从而实现对稀疏水声信道响应的可靠重建。仿真和湖上试验结果证实:无导频信道估计算法可以在不降低通信质量的前提下,实现对水声通信信号的稳健均衡,提升水声通信速率。     

圆环状复合材料高频宽带水声换能器

研制了一种圆环状高频宽带水声换能器。利用压电复合材料Q值低从而频带宽的特点,采用双环轴向堆叠产生双模态耦合的结构方式拓宽换能器的带宽。通过理论分析与仿真计算,确定敏感元件几何尺寸。用切割-浇注-被覆电极等工艺制备出压电复合材料圆环;再将制备出的外径相同,壁厚不等的压电复合材料圆环轴向叠堆制成叠堆敏感元件,最后灌注防水透声层制成换能器。对制得的换能器进行水下性能测试,测得该换能器谐振频率为410 kHz,最大发射电压响应为150 dB,-3 dB带宽达60 kHz,水平指向性开角(-5 dB)为360°,-3 dB垂直指向性开角约20°。结果表明将复合材料圆环轴向堆叠可显著拓展换能器的带宽,且实现声波的水平全向发射。     

An analytical method for the electro-acoustic performance of the underwater transducer

A finite element-Helmholtz integral hybrid method has been developed to calculate the electro-acoustic performance of a finite length cylindrical transducer immersed in water. The numerical study concerned with electrical impedances and beam patterns of the transducer is presented. Experimental data are shown to support the numerical study.     

水下声目标的梅尔倒谱系数智能分类方法

传统水下声目标识别分类方法具有较强的人机交互特性,无法满足未来水下无人平台智能识别分类水声目标的需求。针对这一问题,提出了一种基于梅尔倒谱系数（MFCC）的水下声目标智能识别分类方法,该方法通过提取水下声目标梅尔倒谱系数特征,采用长短时记忆网络（LSTM）构建了智能识别分类模型。使用实际水声信号对该方法进行了验证,结果表明,基于梅尔倒谱系数的水下声目标智能识别分类方法能够在不依赖人工提取特征的情况下,对目标噪声进行识别分类,具备智能化识别分类能力。     

水下目标前向声散射探测的干涉声场畸变量分析与应用

前向声散射探测中的信直比SDR;能衡量目标前向散射波与直达波的相对大小,但未考虑两种波的干涉叠加。前向散射波与直达波实际上是干涉在一起的且很难分离,因而信直比在目标探测分析中难以直接应用。以信直比为基础并计入前向散射波与直达波的干涉效果,引入了新的参量——干涉声场畸变量ΔFTL——并给出了理论计算公式。与SDR;相比,ΔFTL可以直接从声场数据中得到,在一定程度上具有不依赖先验信息的优势。以该公式为基础并结合千岛湖缩比目标探测试验数据,(1)通过估算几何扩展损失系数发现试验中的声波为球面波,结果与依据实测水文参数的射线声场模型仿真结果相符;(2)定量地证实了ΔFTL与目标穿越位置的对应关系,同时也证明了ΔFTL理论计算公式的有效性;(3)建立了一种新的直达波抑制效果评估方案,并完成了对自适应直达波抑制方法的效能评估。目标透声和航行姿态扰动对试验结果的影响可以忽略。分析结果表明:ΔFTL能够有效代替SDR,为开展前向声散射探测性能分析或直达波抑制效果评估提供理论参考。     

一种线性调频扩频水声通信的新同步方法

针对高速运动过程中的水声通信,提出一种新型稳健的同步方法。该方法充分利用线性调频（LFM）信号的自相关特性及LFM扩频水声通信解调原理。湖试结果表明该方法简单有效,能够消除同步误差累积。利用湖试数据进行的仿真结果表明:该方法在常速及变速运动情况下均有效;在水下24m/s高速运动、时变多途干扰、带内接收信噪比低于0dB时,数据率可达为100bit/s,误码率保持在10^-4左右。