圆柱壳体瞬态辐射噪声评估试验验证与分析

基于自身振动数据实时测量进行水下结构体辐射噪声快速预报,对于掌握水下目标运行状况、保持隐蔽性具有重要意义。该文针对工况传递路径分析方法评估瞬态辐射噪声问题,在圆柱壳体(舱段模型)上开展验证试验,通过稳态工况下的振动信号和实测辐射噪声,利用基于广义交叉验证的正则化方法求解振-声传递函数,以此来评估瞬态激励下的辐射噪声,并与实测的瞬态辐射噪声进行对比,同时提出针对目标被探测性影响程度的加权平均误差来衡量评估误差。试验结果显示,在瞬态辐射噪声的特征频段(辐射噪声水平明显高于背景噪声),评估结果的加权平均误差在2 dB以内。该文验证了工况传递路径分析方法评估瞬态辐射噪声的有效性,为进一步在水下复杂结构上开展研究奠定了基础。

基于卡尔曼滤波的室内二次辐射噪声测量修正方法

地铁运营诱发的沿线建筑物二次辐射噪声已成为城市噪声投诉重要来源,大量的轨道减振措施因而得以应用。但是由于测试条件的原因,对减振轨道区间沿线的建筑物二次辐射噪声进行测试所获取的噪声信号往往与背景噪声信号差异较小,致使室内二次辐射噪声评估结果不稳定。为评估观测信号与背景噪声信号接近时的室内二次辐射噪声,提出一种基于卡尔曼滤波方法的楼板振动与室内噪声测试数据联合评估方法。首先,根据卡尔曼滤波器工作原理,提出室内观测噪声误差矩阵和经验公式预测方法误差矩阵的构造方法。而后采用向典型信号中掺入高斯白噪声的方法结合现场实测数据验证了该方法的可行性。最后基于该方法对比分析几种经验预测公式的效果。

基于固-气-液耦合的气垫船水下辐射噪声数值分析

气垫船水下声辐射是复杂的船体结构-气垫-周围水体三类介质声振耦合过程,其声传递特性是气垫船声学分析中的难点。本文以某全垫升气垫船为研究对象,结合声固耦合有限元法与解析法,探究气垫船水下辐射噪声传递特性。通过建立固-气-液声固耦合有限元模型,计算机械激励与垫升风机声激励,并以试验固有频率修正数值模型;通过声透射解析公式计算空气螺旋桨、燃气轮机等设备声激励辐射的水下噪声。采用距离左、右舷1 m处线上各点的总声压级作为评价指标。结果表明:气垫船水下辐射噪声为宽带噪声;有限元法计算的水下辐射噪声在低频时集中分布于气垫-周围水体耦合面附近,随着频率的升高,水下噪声增大并逐渐呈不规则干涉状分布;空气螺旋桨等声激励直接辐射水下噪声主要为近场低频噪声,在设备声激励辐射范围内声压平均占比约为40%。本文揭示的水下辐射噪声传递特性对气垫船减振降噪具有重要指导意义。

跨座式单轨列车与地铁列车通过高架线路时辐射噪声特性对比试验

[目的]城市轨道交通的辐射噪声对环境影响较大,当前针对地铁列车辐射噪声的研究不能直接指导跨座式单轨列车的外部噪声控制,因此有必要进一步研究跨座式单轨列车的辐射噪声特性。[方法]将重庆轨道交通1号线作为地铁列车辐射噪声试验对象,将重庆轨道交通3号线作为跨座式单轨列车辐射噪声试验研究对象,采用试验的方法研究了跨座式单轨列车和地铁列车运行过程中的辐射噪声声压级;选取与轨道梁中心距离分别为7.5 m、10.0 m、20.0 m处的测点进行研究,对比分析了不同工况下,跨座式单轨列车和地铁列车各测点的声压级。[结果及结论]跨座式单轨列车在直线路段的平均最大辐射噪声声压级整体大于曲线路段,且其随着测点与轨道梁中心距离的增加而逐渐减小。直线路段和曲线路段工况下,跨座式单轨列车的平均最大辐射噪声声压级比地铁列车的平均最大辐射噪声声压级小4~10 dB(A)。

遗传算法优化变分模态分解提取舰船辐射噪声特征线谱方法

特征线谱提取是舰船目标识别的一个重要研究环节,常采用传统的DEMON谱分析方法,处理过程中,一般对舰船噪声时域信号未予抑噪,低信噪比情况下,传统DEMON谱分析性能差。对此,提出一种采用遗传算法优化变分模态分解方法,用于分解舰船噪声原时域信号,获得抑制噪声后的舰船噪声重构信号,进而有效提取了舰船目标噪声幅度调制特征线谱。该方法首先采用遗传算法优化变分模态分解的两个关键输入参数(分解所取模态个数和惩罚因子),对变分模态分解得到的各阶固有模态分量加以判别,去除噪声主导分量,保留信号主导分量,使重构舰船噪声信号显著抑制了干扰噪声,然后对降噪后的重构信号进行频谱分析,获得目标噪声调制特征线谱。理论分析、仿真和实验数据处理结果表明,相比传统DEMON谱分析法,基于遗传算法优化变分模态分解的舰船噪声特征线谱提取方法具有更好的噪声抑制能力,所获取的舰船噪声幅度调制特征线谱信噪比明显高于传统DEMON方法,具有一定优势,前景良好。

船舶辐射噪声分类卷积神经网络的可视化分析和卷积核剪枝

当前基于深度神经网络的船舶辐射噪声分类研究主要关注分类性能,对模型的解释性关注较少。本文首先采用导向反向传播和输入空间优化,基于DeepShip数据集,构建以对数谱为输入的船舶辐射噪声分类卷积神经网络(CNN),提出了一种船舶辐射噪声分类CNN的可视化分析方法。结果显示,多帧特征对齐算法改进了可视化效果,深层卷积核检测线谱和背景两类特征。其次,基于线谱是船舶分类的稳健特征这一知识,提出了一种卷积核剪枝方法,不仅提升了CNN分类性能,且训练过程更加稳定。导向反向传播可视化结果表明,卷积核剪枝后的CNN更加关注线谱信息。

基于EMD和KNN的发动机辐射噪声预测研究

针对基于发动机表面结构单通道振动的辐射噪声预测问题,提出了一种结合经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和KNN(K-Nearest neighbor)的预测算法,通过EMD将单一振动时域信号分解为多个本征模态函数(Intrinic Mode Function,IMF)信号,并将每个IMF信号作为振动数据集的特征,最后以新的振动数据集为输入建立辐射噪声预测模型。试验结果表明,基于该算法建立的预测模型可解释方差分数为0.97,有着较小的预测误差。

利用盲反卷积和混沌振子增强船舶辐射噪声解调线谱

针对经典解调方法中心频率、带宽选择困难和解调线谱受带外噪声干扰难以分辨等问题,提出采用盲反卷积和混沌振子方法抑制带外噪声,增强船舶噪声解调线谱。该方法通过Duffing振子预检宽带船舶噪声低频弱周期信号,随后将相应频率作为最小噪声幅值比反卷积(MNAD)方法的先验参数,利用MNAD方法自适应搜索解调频带得到可清晰分辨的高信噪比解调线谱。仿真和实测数据分析表明,该方法较经典解调方法和其他盲反卷积方法,可获取更佳的中心频率和滤波带宽,所得解调线谱的窄带信噪比DF值最高。

基于VMD与共振稀疏分解的舰船辐射噪声窄带特征提取

为了获取实测舰船辐射噪声信号中有效的目标信息、提高低信噪比条件下目标信号的可分性,文章提出了结合变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)和共振稀疏分解(Resonance-based Sparsity Signal Decomposition,RSSD)的舰船辐射噪声信号特征提取方法。基于舰船辐射噪声信号具有一定的周期性而外界干扰具有随机性的特点,首先利用VMD自相关分析的方法重构信号,主要剔除带外噪声分量;然后采用RSSD算法基于信号共振属性的不同,进一步滤除带内噪声和瞬态干扰,实现对信号中周期性振荡成分的提取;最后提取信号的波形结构特征用于目标的分类识别。仿真信号与实测信号分析表明,该方法可以较好地滤除带内外噪声,增强舰船辐射噪声信号固有的窄带特征。多类舰船目标的分类实验结果表明,该方法可以有效提高低信噪比信号的可分性,有利于提高目标识别的性能。

基于改进谱线增强的光电编码器γ辐射噪声滤波算法研究

针对核辐射环境下光电编码器因受γ辐射总剂量效应影响而导致输出信号质量劣化的问题,提出了一种兼顾精度和效率的改进谱线增强算法(Improved Adaptive Line Enhancer Method,IALEM)。该算法引入Softsign函数建立误差与步长之间的非线性关系,通过在步长更新公式中引入前一时刻步长值,达到收敛速度快且稳态误差小的目的。分别在算法收敛速度、稳态误差、低信噪比输入、计算量4个方面与同类算法进行比较。结果表明,该算法在拥有较低计算量的同时,其收敛速度更快、稳态误差更小,并且对于低信噪比信号具有更好的滤波效果。最后,在光电编码器上对本文所提算法进行了现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)硬件实现;并在60Co γ辐射环境中对算法的滤波效果进行了实验测试。实验结果表明:所提出的算法可有效滤除光电编码器因γ辐射产生的噪声,提高光电编码器输出信号的质量。

水下高速活动目标辐射噪声模拟器的设计与实现

水下活动目标辐射噪声模拟技术被广泛应用于水下目标信号源生成、目标识别算法研究、声呐训练模拟设备和水声对抗设备研制等领域。为了给这类研究工作提供快速、便捷且有效的测试方法,文中利用水下高速运动目标的航行参数及其辐射噪声级,建立了一个数学模型用于计算目标通过一个相对固定测量点时接收到的辐射噪声级,据此设计并实现了水下高速活动目标辐射噪声模拟器。该模拟器采用人工方式设置工作参数,由嵌入式计算机在线加载,实时计算后产生航行辐射噪声模拟信号,最后通过水声信号发射机进行声输出。实验表明,该设计合理可行,满足使用要求。

大型邮轮水下辐射噪声特性分析及试验研究

随着海洋资源利用程度的增加,船舶水下辐射噪声严重影响海洋生物的生存发展,大型邮轮作为人类建造的体量最大可用于全球旅行的交通工具,极易产生水下辐射噪声问题。文中重点分析了大型邮轮水下辐射噪声的振动噪声来源及传递路径,通过仿真对水下辐射噪声进行计算,并对大型邮轮的水下辐射噪声进行实船试验测试,最终对比得出目前我国建造的大型邮轮的水下辐射噪声特性。研究结果可为开展大型邮轮水下辐射噪声控制研究提供数据支持,为我国后续大型邮轮的设计和建造提供参考。

地铁沿线某星级酒店建筑振动及二次辐射噪声的分析与控制

为了解决既有浅埋地铁运营时引起邻近拟建某酒店建筑物内振动及二次辐射噪声扰民问题,以及在控制建造成本的前提下如何实现更优的减振降噪效果等问题。采用了基于结构和声学有限元方法,建立基于实测结果“试错-修正”的耦合数值仿真计算模型,通过了K预测和B预测对比,验证了数值仿真的有效性。结果表明:酒店内一部分客房的二次辐射噪声超标,超标量为09~62dB(A),超过限值需要处理。考虑建造成本,综合利用带XPS地下连续隔振沟、浮筑地板以及室内吸声等办法,可以综合提供7dB(A)的改善量,再考虑现场修正,减振降噪控制后满足《城市轨道交通引起建筑物振动与二次辐射噪声限值及其测量方法标准》(JGJ/T 170—2009)对2类声功能区建筑物的室内二次辐射噪声限值要求,室内装修工程完工后,竣工验收合格。

隔振垫在TOD建筑振动及二次辐射噪声控制中的应用研究

双凤桥TOD(transit-oriented development)项目受邻近既有地铁线路运行的振动作用,对建筑物振动及室内二次辐射噪声造成不利影响。通过现场振动实测,得到振源及地表的振动数据,利用实测数据验证“轨道-隧道-土层-建筑物”三维有限元模型。模型预测结果表明,所有楼层的最大Z振级指标均满足标准要求;各楼层室内二次辐射噪声均超过标准限值。针对超标情况,采用一种新的建筑隔振技术--建筑物基底隔振垫层后,所有预测点的振动和二次辐射噪声均满足相关标准限值要求。

基于辐射噪声的柴油机薄壁件形貌优化设计

以某国六阶段的四缸柴油机中装配在空调压缩机上用于隔热的薄壁件为研究对象,采用形貌优化设计方法研究其一阶约束模态频率,以改善薄壁件在柴油机上的辐射噪声,并在考虑一阶模态频率的条件下实现薄壁件的轻量化设计。通过对优化前的薄壁件壳体建立三维实体模型,分析薄壁件的一阶约束模态和噪声测试结果,发现薄壁件存在自身的振动频率与发动机的工作频率共振的情况,进而导致薄壁件在柴油机工作过程中产生较为明显的异响。为解决该问题,需要对薄壁件进行优化设计,调整其一阶约束模态频率,以避开发动机的22阶下的振动频率,从而改善其NVH品质。利用形貌优化设计薄壁件共得出两种优化设计方案,综合考虑生产制造工艺可行性及成本控制确定了最终优化设计方案。对新优化设计方案进行模态分析发现,优化后模型的一阶约束模态频率提升幅度高达48.25%,重量降低了4 g;且优化后的模型一阶模态振型大幅改善,在噪声对比测试过程中发现优化后的结构辐射噪声改善明显;同时其振动加速度由原先的134 m·s^(-2)下降到118 m·s^(-2),降幅高达11.9%。优化后的设计有效改善了薄壁件的辐射噪声及其表面加速度,同时也为汽车轻量化设计提供了支持。

基于优化VMD与斜率熵的目标辐射噪声特征提取方法

为了在复杂多变的环境中有效提取目标辐射噪声的特征信息,提出一种基于优化变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)和斜率熵的目标辐射噪声特征提取方法。采用蝴蝶优化算法(butterfly optimization algorithm,BOA),提出基于BOA的参数优化VMD算法(BOA-VMD),实现VMD最佳参数组合的自适应选取,从而对四类辐射噪声信号进行分解,得到一定数量的固有模态函数(intrinsic mode functions,IMF)。计算各IMF分量的斜率熵作为特征值,通过仿真实验和实际噪声信号进行实验分析,并与散布熵、波动散布熵和排列熵3种特征相比较。结果表明:所提出的基于BOA-VMD与斜率熵的特征提取方法可以实现不同种类目标的分类识别,并且在单特征和多特征条件下均具有最高识别率,而且随着提取的特征数量的增加,最高识别率也会随之增加。

某地铁U型梁结构辐射噪声分析预测及其降噪研究

城市轨道交通成为人们出行的主要交通方式,轨道交通噪声产生的问题有待解决。文章以某城市地铁线路为研究对象,现场实测列车经过时产生的振动和噪声,主要分析U型梁振动产生的低频结构辐射噪声并建立声学预测模型。在分析实测数据同时对减振降噪措施效果进行了分析,由于结构辐射噪声主要在低频段,故振动分析频段为4~200 Hz,结构辐射噪声分析频段为20~200 Hz。结果表明,梁体振动与辐射噪声有很强的关联性,变化规律基本一致;安装钢轨波导消振吸声器前后,底板振级和辐射声压级都降低5~8 dB左右,有明显减振降噪作用;U型梁结构振动的辐射噪声在梁体周围的传播有很强的指向性,梁体正上方与正下方声压级最大,但腹板外侧声压级相对较小。

基于经验模态分解的船舶辐射噪声特征提取研究

船舶辐射噪声中的线谱分量具有较高的强度和稳定度,通过测定并跟踪线谱,可以精确地估计目标的运动参数。为此,研究基于经验模态分解的船舶辐射噪声特征提取方法。首先,构建船舶辐射噪声数学模型,用于获取船舶辐射噪声信号;然后,运用经验模态分解方法提取船舶辐射噪声的7个经验模态分量和1个余项,并计算船舶辐射噪声经验模态分量的样本熵;最后,选择样本熵最大的船舶辐射噪声检验模态分量作为船舶辐射噪声的特征。实验结果表明,该方法可以准确获得船舶运行设备的辐射噪声,且具备较强的舰船辐射噪声分帧能力。该方法还可以有效地将舰船辐射噪声分解成不同经验模态分量,大大降低了船舶辐射噪声余项接近零。

航空发动机齿轮减速器振动噪声机理和辐射噪声的预测

齿轮减速器是飞机引擎中的关键部件,它能够将高转速输出转化为低转速输入,从而实现对发动机功率的调节。然而,由于齿轮传动系统的结构复杂性和运动特性特殊性,齿轮减速器在运行过程中容易产生振动噪声和辐射噪声,这对飞机引擎的稳定性和安全具有一定的影响。因此,研究齿轮减速器振动噪声机理和辐射噪声的预测是非常必要的。

船舶水下辐射噪声抑制的声振相关性方法

船舶水下辐射噪声与船体振动的耦合关系是非常复杂的,识别水下辐射噪声与船体振动相关性较高的部位,确定影响水下辐射噪声的关键因素,对降低噪声具有重要工程意义。基于声振耦合分析原理,提出船舶水下辐射噪声抑制的声振相关性方法,探讨了船舶水下辐射噪声与结构振动特性、船上振源的频谱和船体振动响应等的相关性定量评价指标,厘清各因素对水下辐射噪声的影响规律。舱段及拖轮降噪设计示例表明,相关性定量评价指标的计算量小,根据指标值可以高效确定与水下辐射噪声相关性高的结构及影响参数,实现船舶水下辐射噪声的高效抑制设计;通过调整振源附近湿表面的板厚,舱段和拖轮的声功率总级分别降低了5.66 dB和4.84 dB,但振动减小幅度与噪声降低幅度并不是线性的。