一种评估自由场隔声测试中边缘衍射影响的数值分析模型

水声工程中,改善和提高自由场材料声学测试精度和可靠程度对水下航行器的声隐身设计具有非常重要的工程应用价值和现实意义。本文基于边界元和有限元方法对自由场材料隔声测试中存在的边缘衍射影响进行了数值评估模型研究,理论评估模型、分析条件和分析步骤均以实际测试为基础,并以水下钢板法向隔声测试为例计算分析了边缘衍射对轴向接收和偏轴向接收的影响程度和特点。研究表明,边缘衍射对自由场隔声测试的影响与样板几何尺寸和测试频率波长相对大小以及样板、声源和接收场点的空间几何配置等因素关系密切;与轴向接收相比,小角度偏轴向接收对抑制半波长与样板几何尺寸相当或远大于样板几何尺寸频段的边缘衍射影响较为有效,抑制效果与偏轴向距离及其相关轴向距离的选取有关。研究结果表明,该模型对更好地开展自由场材料隔声测试具有指导意义。

掩膜立体成型中平行光边缘衍射问题分析

利用Matlab对菲涅尔平行光直边衍射问题作了定量的分析,计算了幕上直边挡板边缘处的相对光强及衍射光能到达阴影处的极限坐标;详细分析了屏上的相对光强分布以及光强的走势及复色光的边缘衍射问题;利用Matlab对菲涅尔积分的处理推广了科纽卷线的应用,而对复色光边缘衍射问题的研究则实现了衍射光在边缘处的光强的大致平均分布。

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。

激光照准系统中柱形边缘对瞄准精度的影响

通过研究激光照准系统中柱形边缘引起的边缘衍射和干涉效应,分析其对边缘瞄准精度的影响。

微透镜变化对半导体激光器光束匀化效果的影响

为了实现高均匀性的半导体激光器泵浦光源,研究了成像型光束积分器中微透镜的变化对泵浦光均匀性的影响。详细讨论了微透镜数值孔径与入射光束的角度匹配的问题。推导了高斯光束经成像型光束积分器的光场分布模型,分析了微透镜的边缘衍射对光斑均匀性的影响,明确了微透镜孔径大小的取值范围,并利用ZEMAX进行了系统仿真及实验验证。结果表明,经优化后的成像型光束积分器实现了不均匀性为8.11%的矩形光斑。

结构隔声测试方法实验研究

结构隔声测试在结构声学设计、环境噪声控制、建筑声学和国防工业等领域应用广泛。本文在引入边缘衍射时域分离技术和虚拟仪器测试技术的基础上,以铝板为样品,以半消声室为测试场所,对自由场法在结构隔声测试领域中的应用开展了实验研究,并对边缘衍射、测试脉宽、系统增益和平均时间等因素对测试结果的影响进行了理论分析。此外,为改善测试信噪比和系统频响带宽特性,还分别提出了样品等效放大技术和组合宽带发射技术。实验研究结果表明:在有效带宽内,隔声测试结果与理论值吻合较好,平均偏差仅为0.05dB左右,测试精度较高。自由场法不需要专门的隔声室设施,实现了非隔声室环境条件下的结构隔声测试,测试结果准确可靠,特别适用于工程现场测试,值得尝试与推广。

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。

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。

湍流大气中的有限孔径平面镜反射波的二阶统计特性

利用复高斯函数展开法,有限尺寸圆形平面镜被分解为一系列高斯孔径的叠加。在此基础上,利用ABCD矩阵结合Rytov近似,计算了湍流中有限尺寸圆形平面镜回波的平均强度及后向增强系数,揭示了反射波二阶矩振荡区间的存在。通过计算相干度函数及相干长度,证明了振荡区间湍流会对波前产生更大的影响。