舰船瞬态噪声测试分析方法

针对舰船典型瞬态噪声量级及特征频谱准确获取问题,本文依据高阶统计量理论,突破了瞬态噪声产生和结束时刻判别技术,综合运用时频分析、FIR滤波器、瞬态信号能量计算等多种信息处理方法,建立了舰船瞬态噪声总体能量和频谱计算方法。本文构建了不同瞬态工况噪声对比平台,并开展了理论仿真和海上锚泊状态下声源模拟验证试验研究。研究结果表明,建立的瞬态噪声信息处理方法,能够准确获取瞬态噪声产生和结束时刻,以及瞬态噪声总体能量大小和特征频谱,其频谱总能量与实际相差小于1 dB,有效验证了该方法的工程有效性和实用性。

主成分分析法在振动噪声源分析中的应用

运用主成分分析方法,经过矩阵变换,降低维数提取振动信号的主要信息,从而实现对振动噪声源的分析。基于主成分分析法,并结合相干功率谱分析理论实现对振动噪声源的分析,并且通过对100CLG-30船用立式单级离心泵试验数据的分析处理说明,在有用信息量损失较少的前提下,主成分法结合功率谱理论可以快速、有效地给出振动噪声源的分析结果。

振动噪声特征的主成分分析方法应用研究

运用主成分分析方法,经过矩阵变换,提取振动信号的主要信息,从而实现对振动噪声源的分析。通过对100CLG-30船用立式单级离心泵试验数据的分析处理说明,在有用信息量损失较少的前提下,该方法可以提炼运转状态信息,是一种解决高维复杂系统状态分析问题的简便有效的统计方法。

改进的主成分分析方法

传统的主成分分析方法是针对原始数据的协方差矩阵进行奇异值分解,将原来多个变量构建为少数几个互不相关的主成分的一种统计方法,最终达到数据化简、揭示变量间的关系和进行数据解释的目的。但是,对于传统的主成分分析方法,输入信号的方差对其分析结果影响较大。因此,本文开展以相关函数矩阵为基础的主成分分析方法研究。

舰船瞬态噪声激励源传递路径识别方法研究

为了有效地控制舰船瞬态噪声,主要从两个方面考虑:激励源和声传播,降低激励源能量,隔绝或减小振动、噪声和激励力的传递途径,而激励源传递路径识别的目的就是评判激励源振动能量传递的主次,进而为减隔振方案的实施提供依据。由于舰船瞬态噪声产生的方式和途径多种多样,加之机械噪声的干扰,致使瞬态噪声激励源及传递路径的判别难度较大,为此,通过开展线谱提取技术、主分量分解和短时相关函数等算法的研究,结合振动-声传递路径的物理模型,从信息相似程度的角度,形成舰船瞬态噪声激励源传递路径识别方法,通过仿真研究给出方法的理论可行性,并以实船为试验平台,开展复杂结构的瞬态激励源传递路径识别试验研究,利用建立的瞬态噪声激励源识别方法,构建激励源振动至辐射声的物理模型,采用从外往内逐层分解的分析方式,准确获取了瞬态激励源振动至辐射声的主要传递路径,验证了该方法的工程有效性和实用性。

改进的复杂噪声源识别方法

在原来层次分析理论的基础上,改进了判别矩阵构件方法及偏差修正方法。结合相干、偏相干理论,通过仿真研究对比了基于相干功率谱的层次分析法和基于偏相干的层次分析法,研究结果表明基于偏相干函数的噪声源层次诊断方法是解决具有强相干性多源系统的噪声源识别问题的一种有效方法。

矢量声压组合基阵MVDR近场聚焦波束形成

介绍了矢量声压组合基阵MVDR近场聚焦波束形成的水下噪声源近场高分辨定位方法。该方法将MVDR高分辨方位估计方法应用于单矢量水听器与声压基阵构成的组合基阵中,利用矢量水听器的单边指向性,抑制噪声源定位中的左右模糊,并结合声压基阵MVDR算法高分辨定位优势,从而实现了水下噪声源近场高分辨定位,且可以有效抑制近场定位中的左右弦模糊,通过计算机仿真验证了算法的有效性,具有一定的工程应用价值。

基于独立分量的信号分离算法研究

噪声控制工程中,定量分离主要噪声源是一个非常复杂的问题,国内外对此进行了大量研究,并提出了许多算法,但基本都只适用于线谱,对于宽带信号显得无能为力。据此,基于独立分量分解原理,尝试通过信号分解、线谱提取的方式,将宽带噪声从原信号中准确分离出来,然后可以依据相干分析和谱分析等手段定量分析。计算机仿真研究效果良好,证明该方法具有一定工程应用价值。

基于信息相似性的振动噪声源主要传递路径应用研究

鉴于实船振动噪声的产生、传递的复杂性,采用单一的信息处理方法很难实现其主要传递路径的识别,为此,本文综合了多种成熟型算法,以信号频域相似性程度来实现振动噪声源主要传递路径的判别。以某双体船作为平台,安装数量已知、传递路径清晰的激励源,开展海上锚泊状态下组合单机试验;通过采用多种信息分析方法,对同步获取的声与振动信息进行分析,实现了不同方法在振动噪声源主要传递路径识别问题上的综合分析思路。基于这一分析思路,以双体船某正常航行工况为例,通过对设备振动至声的综合测试数据的分析,实现了振动噪声源主要传递路径的判别。研究结果表明,基于多种相干函数的信息相似性分析方法可以有效获取振动噪声源主要传递路径识别。

矢量阵被动合成孔径算法

随着减震降噪技术的发展,水下辐射噪声水平不断降低,使得采用常规波束形成技术进行声源定位难度加大。基于此原因,本文重点研究矢量阵被动合成孔径技术,该方法将合成孔径应用于矢量线列阵中,通过理论及仿真表明,该方法要优于常规声压阵列,它可以通过较少水听器阵元数目的阵列,得到可以覆盖多个倍频程信号的大孔径的虚拟阵列,具有更高的目标定位精度,而且可以获得长阵具有的阵增益和方位分辨力,降低工程实施难度,适合低噪声目标的辐射噪声测量,具有良好的工程应用价值。

基于主成分分析的振动噪声源耦合信息判别

主成分是通过把原来多个变量转化为少数几个互不相关的主成分的一种统计方法,最终达到数据化简、揭示变量间的关系和进行数据解释的目的。通过实船航行试验,证明了主成分分析可以在信息损失较少的前提下提取振动噪声源之间存在的耦合信息。

基于子结构模型的平置式浮筏隔振系统功率流传递特性分析

针对大型船用浮筏隔振系统的声学优化设计问题,从振动能量传递角度出发,研究浮筏隔振系统各子结构参数变化对系统隔振性能的影响,分析振动能量由设备机脚经浮筏隔振系统传至基础的传递规律。采用子结构导纳综合法,建立基于弹性基础的多激励源多自由度浮筏隔振系统动力学模型,通过仿真分析不同子结构参数条件下浮筏系统振动功率流传递特性和变化规律。仿真结果表明:平置式浮筏系统中隔振器刚度、机组和筏体质量、弹性基础板厚度等结构参数对传入基础的功率流影响较大,减小隔振器刚度、增加机组设备、增加筏体质量、增大基础板厚度均可有效降低传入基础的振动能量。

基于GRNN算法的船舶轨迹分析方法

由国际海事组织(IMO)、国际电信联盟(ITO)、国际电工委员会(IEC)等组织牵头研发的以现代通信技术、电子信息技术等为核心的船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)几乎安装在所有在籍的船舶上,AIS数据在船舶的定位、动态轨迹上有着重要的作用。针对现有用于AIS数据轨迹插值的方法存在平滑性能较差、精度无法统一等缺点,基于GRNN神经网络的非线性映射能力及学习速度极高的优势,提出一种用于AIS数据插值的L-GRNN算法。仿真研究和实船数据验证表明,该方法的精度、平滑性能较好,与传统的AIS数据插值方法相比,同时具备精度、平滑性能,具有良好的工程适用价值。