多途混响环境中声扩频信号线性与相关性分析

为分析浅海多途信道中声扩频信号的相关性和线性,建立了计入频率衰减与海底损耗的浅海Pekeris波导虚源法计算模型;对浅海中的脉冲信号与扩频信号进行了仿真计算,通过混响室试验初步研究了多途混响环境中扩频信号的线性。仿真结果显示:虚源法和简正波法的频域解一致,得到了与简正波理论相同的低频模式频散现象,验证了虚源法适用于浅海理想波导、Pekeris波导中的低频问题;当发生模式频散,低频扩频信号的相关性能强于同扩频参数的高频信号。试验结果表明:低频脉冲的时域波形发生畸变、展宽时,同频率的扩频信号能准确测出反射信号的几何时延,证明了低频多途效果仍可看作每个“路径”信号的线性叠加。

短周期PN序列水声直扩系统抗单频干扰能力的变化规律与试验验证

对无法定量分析短周期PN序列直扩系统抗单频干扰性能的问题,首先通过理论推导得到单频干扰经相关处理产生的干扰分量;然后,结合直扩系统对单频干扰的处理增益,针对水声系统扩频序列周期较短的现实情况,提出了周期性PN序列水声直扩系统抗单频干扰性能定量分析的理论表达式;最后,通过仿真和试验验证了理论表达式的正确性。结果表明:单频干扰经相关处理后得到的干扰序列呈直流或正弦分布;单频干扰对系统误码率的影响与信干比、干扰频偏、相位偏差以及扩频码本身结构有关,误码率随干扰相位偏差变化呈周期分布;在干扰频偏值为整数倍码元带宽的所有工况中,频偏为一倍码元带宽的单频干扰对系统影响最大;简明的理论表达式,对快速预报现实短码水声系统抗单频干扰性能的变化规律具有重要意义。

基于处理增益方法的水声直扩系统抗干扰能力研究

针对采用周期PN序列的水声直接序列扩频(DSSS)通信系统,提出基于处理增益的水声直扩系统抗干扰能力的研究方法,研究宽带干扰、部分频带干扰以及单频干扰下系统的抗干扰性能,通过仿真对直扩系统在不同干扰下的抗干扰性能进行研究分析。结果表明,直扩系统对宽带噪声干扰的处理能力有限,与非扩频系统相比,系统抗干扰性能无明显提高;直扩系统对部分频带干扰抑制作用明显,其具体效果与干扰相对信号载频的位置以及干扰带宽有关;单频干扰对直扩系统性能的影响与干扰相对信号载频的位置有关,当干扰频偏为码元带宽的整数倍时,频偏为一倍码元带宽时系统抗干扰性能最差;干扰瞄准信号载频时,3种相同功率的干扰下,系统抗单频干扰能力最强。仿真结果与试验结果一致,表明本文所提出的基于处理增益的水声直扩系统抗干扰能力研究方法的可行性与有效性,为直扩系统的抗干扰性能分析提供了新的方法与思路。

大肋骨间距不规则布置对圆柱壳振动传递控制作用研究

用大肋骨把长圆柱壳分成多个小段,并且每个小段的长度分布是非周期的,控制加肋圆柱壳振动的传递。采用有限元法,计算加肋圆柱壳的振动场,采用波数分析法,将加肋圆柱壳的径向振动场分解为具有不同周向振动模式的系列行进波的叠加,将各周向振动模式下不同通频带的振动等效为耦合振子链的振动,耦合振子链的固有频率、耦合系数由通频带的带宽和起始频率确定,耦合振子链的对地刚度方差由非周期圆柱壳结构的不规则程度等参数确定,用耦合振子链系统的振动能量衰减率公式计算圆柱壳振动能量衰减率,研究振动衰减规律和特性。结果表明,采用大肋骨将长圆柱壳分成多个长度随机分布的小段圆柱壳可以控制振源振动沿着圆柱壳的传递,达到减小圆柱壳振动目的。

一种基于流固耦合问题的低频散射声场预报方法

提出了一种流固耦合作用下的低频散射声场预报方法。从边界积分方程出发,推导弹性散射中流固耦合方程,通过引入附加质量、附加阻尼、附加压力概念实现解耦。将弹性散射表述为纯刚性散射项与二次辐射项的叠加,建立了刚性散射与弹性散射的联系。与辐射问题不同,散射中流体对结构的作用不仅表现为附加质量和附加阻尼,还存在一个与结构响应无关的压力项,且该压力项是二次辐射项的激励源。采用Fortran编写了边界元算法程序,用DMAP语言实现与Nastran的对接,形成了完整的散射声场预报方法,通过与理论结果对比,验证了预报方法的正确性。圆柱壳散射的计算结果表明:低频散射时弹性不可忽略;圆柱壳厚度对弹性散射强度和指向性有明显影响;肋骨对柱壳散射的影响与振动形式有关,环肋骨对以弯曲模态为主的弹性散射影响很小。

弹簧振子链系统的振动局域化现象研究

非周期系统具有振动局域化效应,结构阻尼也会使系统的振动发生衰减,为研究两种衰减模式的异同,需分析各自衰减因子的产生机理。以弹簧振子链系统为研究对象,从波传递理论角度出发,结合Furstenberg定理,分别给出对地刚度无序和阻尼作用下系统局域化系数的数学表达式。分别建立两种条件下的有限元模型进行频率响应分析,将各振子单元的振动幅值衰减情况与公式推导结果进行对比,验证理论分析的正确性。研究表明,结构无序会产生与阻尼类似的振动衰减效应,但二者的物理机制不同,无序从结构上改变了系统的振动传递性能,而阻尼使能量发生均匀耗散。研究结果有助于理解结构非周期性的局域化效应,可为改善系统的振动传递性能提供参考。

有限长管道端部活塞声源辐射特性研究

为研究有限长管道端部活塞声源的辐射阻抗和辐射特性,首先在理论上定性分析了该问题与半无限长开口圆管终端辐射问题的区别和可以近似的条件;然后采用结构有限元耦合流体有限元耦合流体边界元(FE-FE-BE)法,定量研究了两个问题中辐射阻抗的异同;最后通过仿真算法研究了管道长径比、矩形活塞宽长比等因素对管端活塞声源辐射特性的影响.结果表明:当ka<0.5时,圆管端活塞声源辐射阻抗与半无限长开口圆管终端辐射阻抗几乎完全相同,当ka>1时,二者存在一定差别;管道长径比对管端活塞声源的辐射特性影响有限,而矩形活塞宽长比对声源的辐射阻抗和指向性影响显著.