水声材料声振特性的驻波管测量方法

提出了一种基于驻波管的测量方法,以获得水声材料在静水压条件下的声学和振动特性参数。设计了带有气压补偿功能的低频发射换能器,作为驻波管的声源,通过水柱将换能器的平面活塞振动耦合到水面下的被测样品。在被测样品背衬上安装加速度计,测量样品背面振速;同时在管壁中嵌入一对水听器,测量水柱声压。导出样品声波入射面的振速和声压,进而计算出样品前表面和背衬面之间的振速传递系数(去耦系数)、样品的输入阻抗和声压反射系数。建立低频驻波管测试系统,声管尺寸为内径300 mm、外径600 mm、高3 m,工作频率范围100~1000 Hz,利用水层样品和多层穿孔橡胶样品开展了实验研究。实验结果显示,测量数据与仿真计算数据吻合较好,验证了测量方法的有效性。

水声材料声学参数测试技术的进展

水声材料是水下声系统能力形成和发展的基础,其声学参数测试技术是确保水声材料构件功能实现的重要保障,然而目前水声材料构件的测试技术面临着低频拓展及高压拓展等方面带来的技术挑战。水声材料构件的声管测试技术可分为驻波管法、脉冲管法和行波管法,此3种方法在适用性方面相互补充,但存在测试构件尺寸小难以阐明结构的整体特性、构件与管壁间的缝隙造成测量失准的问题。自由场测试技术及压力罐测试技术是大面积水声材料测试的有效手段,但存在测试构件边缘衍射造成测量准确性降低的问题。对目前采用的水声材料测试技术及其研究现状进行了综述,讨论了各类测试技术存在的困难和挑战,并展望了水声材料构件测试技术未来的发展方向。

水声材料低频声性能的行波管测量

发展了一种测量水声材料声学性能的行波管测量技术,能够在实验室充水管中模拟海洋水温水压环境,对样品的声学参数实施低频范围的测量。被测样品置于声管中央,声管两端配置一对发射器。应用主动消声技术使样品的透射声波在声管次发射器表面的反射可忽略,在管中建立起行波声场。然后,通过分别计算样品两边声场中每一对水听器的传递函数,得到样品的反射系数和透射系数。测量系统声管的内径为Φ208 mm,工作频率范围为100～4000 Hz,最高静水压为5 MPa。对水层和层状不锈钢样品的反射系数和透射系数进行了实际测量和理论计算,结果表明,测量值和计算值有较好的吻合,测量不确定度不大于1．5 dB。

水声材料低频声性能的驻波管测量

介绍一种用于水声材料低频声性能测量的驻波管测试系统。该系统采用双水听器传递函数法来测量材料样品在背衬下的低频反射系数 ,测量频率低于 1kHz,管子的内径为 85mm。文中首先对测量方法和系统构成作必要的说明 ,然后对水 空气自由界面的反射系数进行测量来验证本系统的测量方法 ,通过对均匀橡胶材料样品的测量 。

水声材料构件声学特性自由场宽带测量装置

介绍一套新建的水声材料构件声学特性自由场宽带测量装置,在开放消声水池中测量水声材料构件大面积样品的复声压反射系数(回声降低)、复声压透射系数(插入损失)和吸声系数,为研究和评定声纳水下声系统、潜艇声隐身等项目所用的水声材料构件设备声学特性提供了标准测试/校准系统。装置应用了宽带压缩脉冲叠加法和宽带指向性声源,最低测量频率为1 kHz,典型大面积样品尺寸为1.6 m×1.8 m。利用不锈钢标准样品进行了验证试验,声学性能测量结果和理论值比较显示装置具有良好的测量精度,测量数据准确可靠。

水声材料宽带隔声测试方法研究

水声材料声学测试主要包括吸声测试和隔声测试等,在水声工程中,水声材料声学测试具有非常重要的地位。为解决传统自由场方法测试频率下限过高而无法完全满足实际工程应用和研究需要的难题,基于B&K3560C数据采集分析系统和大型消声水池,提出了一种以脉冲调制的宽带白噪声为测试信号、以组合宽带换能器为发射系统、以虚拟仪器测试技术为基础的新的水声材料宽带隔声测试方法,并用于钢板的水下隔声测试。实测结果表明:在测试频带500Hz～20kHz范围内,平均偏差仅为0.25dB,低频限达到2kHz左右。与常规测试方法相比,该方法在测试效率、测试精度和低频限等方面改善效果明显,且易实现,值得推广。

声管中的宽带脉冲法的水声材料吸声系数测量

现有的水声管吸声系数测量的脉冲法,由于水声管高度的限制,存在低频限制。提出了基于"后置""逆滤波的宽带脉冲声测试方法,在测量获得系统的传递函数后,换能器发射宽频短脉冲信号,然后对接收到的标准反射体和待测样本的反射信号分别进行逆滤波处理,恢复未经传递系统"污染"的反射信号,计算待测样品的反射系数和吸声系数。仿真实验分析了"后置"逆滤波相对于传统"前置"逆滤波的在低频测试方面优势。对橡胶材料样品进行了实验测试,无论在低频段还是中高频段,宽带脉冲法和CW(Continuous Wave)脉冲法测试结果均吻合较好。宽带脉冲法是一种有效的测试方法,其低频测试能达到350 Hz,能有效拓展低频测试范围。

水声材料声性能自由场测量技术研究

本文提出了一种新的大面积水声无源材料声学性能测量技术，可以在小型消声水池中测量大面积材料的某些声学性能随频率变化规律。材料样品的典型尺寸为１０００ ｍ ｍ ×１０００ ｍ ｍ 左右，目前的测量频率范围为２ ．５ ～２０ｋ Ｈｚ，测量参数包括反射系数（ 回声降低） ，透射系数（ 插入损失） 等。对标准样品进行了性能测量，测量结果和平面波理论模型计算值有较好的吻合。

水声材料低频隔声测试研究

应用B&K3560C数据采集分析系统,在大型消声测试水池中对水声材料低频隔声特性进行了测定,并提出了发射脉宽和分析脉宽的概念.实验结果表明,在信号分析处理中采用预采分析方法,针对不同测试频率,采用不同发射脉宽和分析脉宽,可提高低频测试精度,从而突破传统做法对测试频率的限制,最低有效测试频率可达500 Hz.

水声材料横波声速和衰减系数参量源法测量系统

提出了测量10-100 kHz频段水声材料平均横波声速和衰减系数的测量系统,系统具有低频、小尺寸、窄波束的特点。测量装置应用截断参量源作为声源,结合了精密的坐标系统。在对平板声压透射系数的平面波模型进行理论修正和实验研究的基础上,测量平板样品的透射系数(插入损失)的频谱和角谱,并采用曲线拟合方法来估计样品在测量频段的平均横波声速和衰减系数。在2 m×1 m×1.5 m消声水槽中,对一些典型样品(尺寸500 mm×600 mm)进行了测量实验,结果表明,水声材料样品在声波不同入射角时的声学性能有较大差异,不能用声波垂直入射时的声学性能数据代替;横波声速和衰减系数是评定水声材料声学性能的重要参数,尤其在声波斜入射情况下;在研究材料构件或复杂器件的声学性能时它们也是必不可少和不能不考虑的。实验还验证了测量方法和系统的可行性,也表明仅在这一频段的测量还远不能满足水声工程的实际需求, 有必要将测量方法应用扩展到更低或更高的频段。

压力罐中水声材料声学特性的参量源测量法

设计了一种原波频率500 kHz、差频范围1~30 kHz的截断宽带参量阵,作为水声材料测量系统的声源。通过分析典型频率下的宽带参量源指向性理论计算和实际测量结果,发现两者结果的曲线基本吻合,证明计算模型是正确的。应用钟形短时脉冲实现水声材料声特性的宽带测量,有益于降低样品边缘衍射干扰。并建立了测量水声材料大面积板状样品声压反射系数、声压透射系数和吸声系数的压力罐测量系统,罐体内尺寸Φ4 m×12 m,最高静水压4.5 MPa,测量频率范围1~30 kHz。对标准样品(尺寸1m×1m)进行了测量实验,其测量结果和理论曲线有很好的吻合,参量源测量法得到了验证;之后,通过对一块橡胶板样品在不同静压力下的吸声性能进行了测量和有效评估,进一步确认了参量源测量法在压力罐这样有限水域中的潜在应用价值。

水声材料性能测量中的数据采集与反滤波应用

用宽带脉冲代替传统的正弦脉冲进行叠加法测量 ,可以在一定程度上降低大面积水声材料自由场测量中的低频限。然而 ,这个声脉冲的脉宽和频谱受到发射换能器和功放响应的严格制约。文中将数字信号处理中的反滤波技术应用于水声材料性能的测量中 ,改进了这一修正的测量方法。先对水听器接收到的声脉冲进行数据采集 ,计算出测量系统的频率响应 ,然后对该系统进行反滤波处理 ,结果 ,使原来的声脉冲得到了时域上的压缩 ,扩展了测量频段 ,特别是大大降低了对有限尺寸样品测量的截止低频限。文中首先简要介绍了反滤波的原理 ,然后描述了测量系统和数据采集与处理过程 ,最后给出了对实际材料样品的测量结果与理论值的比较。

舰船用水声材料的发展和应用

详细地阐述了舰船用水声材料的概念、性能、测量方法、发展现状及其应用。

聚氨酯水声材料吸声结构的优化研究

比较了水声无源材料的典型吸声结构,介绍了一种泡沫塑料穿孔板材及其制备方法,研讨了用这种聚氨酯泡沫穿孔板材为芯层制备的夹层吸声结构在未来水下吸声结构的应用前景。

表面阻抗法测量水声材料声反射系数误差分析

针对采用单矢量传感器表面阻抗法对水声材料进行反射系数测量时产生的测量误差问题,从理论上系统地分析了表面阻抗法的误差来源、影响大小和测量不确定度。通过数值计算,重点分析了矢量传感器对材料边缘衍射效应的抑制作用,提出了规避其影响的方法,并讨论了发射声源和测量系统等参数对测量结果的影响。数值计算结果表明:基于矢量传感器的表面阻抗法对材料边缘衍射效应起到了一定抑制作用,测量结果优于双声压水听器法;表面阻抗法对矢量传感器各通道声压灵敏度误差和相位不一致性较敏感;在低频、大角度入射情况下表面阻抗法对测量系统参数误差较敏感。

虚拟仪器技术在水声材料隔声测试中的应用研究

对虚拟仪器技术的含义、优势、发展概况及应用程度等作了介绍,并基于B&K PULSE系统,对虚拟仪器技术在水声材料隔声测试中的应用开展了实验研究。虚拟仪器技术的使用,极大地提高了测试精度和测试效率,为未来声学测试的发展指明了方向。与其他应用领域一样,在声学测试领域,虚拟仪器技术同样具有非常广泛的应用前景和发展潜力。

水声材料性能自由场低频测量技术初探

本文对大面积无源水声材料性能测量技术提出几点改进,实现了在小型消声水池中测量大面积材料样品板的反射系数(回声降低)和透射系数(插入损失)等声学性能参数。样品的典型尺寸为1m×1m左右,目前的测量频率范围为3～20kHz。标准样品的测量结果和平面波理论模型计算值有较好的吻合,说明了改进技术有一定的可行性。

单矢量水听器水声材料声反射系数自由场测量

针对测量中试样边缘衍射效应与多途干扰的问题,本文提出了一种斜入射条件下水声材料声反射系数宽带测量方法。结合脉冲声发射技术与后置逆滤波技术,在时域上剔除干扰声信号;随后将单矢量水听器看作三元接收阵,充分利用单矢量水听器接收信号模型特点,通过求解超定方程组分离直达声与反射声,解决了信号混叠的问题。数值仿真与实验研究结果表明:本文所述测试方法可有效实现斜入射条件下的水声材料声反射系数的自由场大样测试,但受限于发和换能器的低频发射能力,实验结果在高频段与理论值吻合较好。

固化参数对丁羟基聚氨酯水声材料性能的影响

研究了固化参数对丁羟基聚氨酯水声材料的力学性能、声学特性的影响,并通过声学测试手段考察了不同固化参数对热老化稳定性的影响。结果表明:固化参数增大时,丁羟基聚氨酯材料的硬度、拉伸强度上升,吸声性能增强,延伸率下降;固化参数<1时,样品透声性能较好;当固化参数=1时,聚氨酯材料的耐热老化能力强,稳定性较好。密度受固化参数影响不明显。

聚合物基水声材料的研究进展

综述国内外聚合物基水声材料的研究进展。阐述聚合物基吸声材料的吸声机理,介绍填料类、泡沫类、结构类吸声聚合物的配方设计、结构设计和应用领域;从吸声机理、配方设计和应用方面,概述聚合物基透声材料、反声材料、去耦材料的研究现状。指出聚合物基水声材料的发展方向是宽频带、宽温域和耐深水压。