基于结构声强法的离心式压缩机橇座振动能量传递特性

海上橇装离心式天然气压缩机集成度高,易产生振动故障。为探究振动能量在压缩机橇座中的传递特性,降低振动控制成本,将结构声强法应用于橇装离心式压缩机的振动控制研究领域。综合运用自编程序与有限元工具建立了压缩机橇座结构声强场分析模型,结合数据可视化技术,提出了橇座结构声强分析及可视化方法。应用该方法求解并可视化了橇座的结构声强场,研究了橇座中振动能量的传递特性以及机械能与结构声强的定量关系,确定了极限工况下振动能量在橇座中的主要传递路径、振源和振汇。针对精密设备敏感区域,提出了振动控制措施。研究结果表明,压缩机安装区域的结构声强幅值最大,振动能量主要转化为橇座的运动能,振动能量主要沿着橇座宽度和高度方向发散式传递。所得研究成果,在工程领域可为压缩机橇振动控制提供支持,理论方面亦可为板梁复合结构振动能量传递特性研究提供依据。

基于声辐射复模态的板声源声场分离方法

噪声环境下目标声场的声学量测量一直是声学研究热点之一,而声场分离技术则是解决该问题的重要手段。针对板球2个异构声源的叠加声场,本文提出了一种基于声辐射复模态的板声源声场分离方法。首先计算目标板声源和干扰球声源的声辐射复模态和对应的基向量,再通过测量声压计算每阶基向量的独立贡献,然后对其进行顺序重排和截断选取,最后求解分离系数得到目标声场。数值仿真表明,无环境白噪声时,目标声场的分离误差小于0.01‰;当白噪声水平SNR=25 dB时,声场分离误差小于10%。此外,声源间声压比、环境白噪声水平、被选阶次的数目、测点数目和测量面形状等影响因素都得到了分析。

声强向量法对声源定向的理论和实验研究

文章应用的双传声器声强探头CM 2 0 2和与之配套的传声器 ,自行设计了 1个声强探头支撑架 ,使之可以把声强探头转动到空间笛卡儿坐标系的 3个互相垂直的方向 ,并且它们的几何中心保持不变 ,这样就可以测量平稳声场中 1点的声强矢量的 3个分量 ,由此就能对声源进行定向。在半消声室中应用这套实验装置对声源进行了定向研究 ,并探讨了各种误差因素与定向精度的关系。

弹性球壳声散射对矢量水听器测向影响研究

以平面波在弹性球壳上声散射理论为基础,建立了弹性球壳近场声散射对矢量水听器目标定向性能影响计算模型,分析了入射声波信号频率、入射角度以及矢量水听器安装位置对目标定向的影响。计算和理论分析结果表明,弹性球壳声散射对矢量水听器测向性能的影响与壳体散射特性和水听器安装位置密切相关,在低频和高频段测向误差相对比较小,而在中频段则测向误差比较大,可通过选择工作频段,或者采用声学处理,降低壳体声散射强度,减小对矢量水听器测向性能的影响。研究结果为矢量水听器工程应用奠定了理论基础。

薄壁球形导流罩对矢量水听器接收性能的影响

在实际使用时,为了减小流噪声对矢量水听器的影响,将其放置在流线型较好的导流罩内,因此对导流罩内矢量声场的计算是非常必要的。以水下弹性球壳为研究对象,从理论上研究了弹性薄球壳声透射对矢量水听器声场测量的影响;推导了平面声波对弹性球壳声透射的矢量声场数学表达式,计算了不同壳体参数下内充水弹性球壳的声透射矢量声场对矢量水听器各通道声波接收响应幅值和相位以及各通道接收指向性的影响。理论分析表明,弹性薄球壳透射声场对矢量水听器接收声场的影响与壳体机械阻抗和水听器安装位置密切相关,水听器安装偏差对其声场测量影响比较大。

Pekeris波导中侧面波矢量场

侧面波作为近距离声场的重要成分，因其现有近似公式误差过大而给近距离声场分析和预报引入较大误差．针对Pekeris波导，在推得矢量场积分公式基础上，经严格的围道积分分析，推得侧面波矢量场积分公式，并对其设计了快速数值积分算法．该算法将侧面波原来的计算精度提高了1～2个数量级．数值分析表明，侧面波声压场与矢量场具有相近的衰减规律：相对于海深的近距离内，衰减率接近球面波；中等距离衰减率近3倍于球面波；远距离衰减率2倍于球面波．在几倍于海深的距离内，侧面波占总声场的主要成分．海试结果与声场理论预报接近，初步验证了该算法的正确性．

基于声场空间分布特征的齿轮箱故障诊断研究

结合对近场声全息(NAH)与空间分布特征提取的研究,提出基于声场空间分布特征的齿轮箱故障诊断方法。鉴于齿轮箱运行状态与声场分布的对应关系,利用NAH算法重建声源附近声场,由所得声像图中提取反映声场分布特性的纹理特征,建立声场分布与各运行状态间内部联系,结合支持向量机模式分类实现故障诊断,获得满意的诊断结果,并通过实验证实该方法的有效性与优越性。

混响场中矢量传感器抑制干扰能力分析

随着声呐工作频率向着低频方向发展,抑制混响已经成为提高主动声呐系统工作能力以及提高水中目标强度测试精度的重要方面。根据混响的时空相关特性通常采用钟形脉冲和线性调频信号可较常规的CW信号取得较好的抗混响效果。近年来对矢量传感器在各向同性噪声场中的抑制干扰能力已经进行了深入广泛的研究,包括提高信噪比性能、定向性能以及多目标分辨等,为水中目标噪声测试、特征分析等工程实际中应用矢量传感器奠定了基础。但尚未对主动声呐系统和水中目标低频强度测试中利用矢量传感器的抑制混响能力开展系统研究。以混响场的各向同性为基础推导了单矢量传感器抑制混响的能力,并结合湖上试验数据分析探讨了矢量传感器不同声能流组合形式抑制混响干扰的能力分析,为矢量传感器在主动声呐系统中的工程应用提供了理论依据。

匀加速运动声源的声场建模及其数值算法研究

针对匀加速运动点声源的声场特性与其运动状态密切相关这一问题,提出匀加速直线运动状态下点声源的声场计算方法。利用此方法建立了匀加速直线运动时点声源的声压模型,对模型中的关键参数声矢量R进行数值解析,并对声压进行数值分析仿真,得出匀加速直线运动时固定接收点的声压数值计算方法。用此方法对固定接收点位置的匀加速点声源声压进行声场建模,结果表明:在声源接近接收者一定距离以后,声压明显增大;在此距离之外,距离对声压的影响不大。

海洋矢量噪声场试验研究

为实现对近岸矢量声呐系统性能的预言,以近岸浅海试验为基础,对单矢量传感器噪声测量的基本理论做验证与分析.近岸港口区域,在无舰船螺旋桨噪声的情况下,声压与质点振速间保持较弱的相关性.由于垂直振速通道受海面风成波浪影响,相对于水平振速通道,与声压通道保持更低的相关性.相对于海洋动力噪声场,有限点源产生的相干声场的声压振速保持较好的相位相干性.在抑制各向同性噪声干扰方面,振速谱处理与有功声强器较之于单纯的声压谱处理,分别有5dB与10dB左右的背景噪声抑制能力.配合矢量传感器自身的水下方位信息,复声强器可以较出色的的对声源方位做出估计.近距单频声信号目标方位估计的标准差为4.5°.

倾斜海底情况下声矢量场的计算

根据质点运动方程,给出了基于抛物方程法和简正波法的质点振速表达式,并对水平海底和倾斜海底情况下的声矢量场进行了仿真计算.结果表明,抛物方程法能对倾斜海底情况下的声矢量场进行快速预报.

海洋矢量声场观测浮标与潜标系统

构建了一个以三维低频矢量传感器为核心的海洋矢量声场观测用浮标与潜标系统平台。水下潜标系统对矢量传感器拾取的声场声压与质点振速共4路信号进行预处理,并进行采集、解算与自存储。矢量传感器的水下姿态由潜标中电磁姿态仪给出。潜标与水面浮标由通信电缆连接,控制信息与数据信息可双向传输。浮标体集成扩频通讯电台,主控制台站通过无线电台完成对浮标与潜标的远程控制。外海试验表明:系统无线电通信速率可达11Mbps,作用距离15km,可在海上持续稳定工作30天。整套浮标与潜标系统已在工程项目中得到实际应用。

基于矢量传感器的海洋声场观测潜标系统

以三维矢量传感器为核心,构建海洋矢量声场观测潜标系统。潜标由定深锚固定,工作于指定海深,可完成海洋矢量声场信息的观测与存储。矢量传感器输出的矢量声信号,经前置预处理后采样,并以文件分配表(FAT)32文件格式存储于潜标微型快擦写存储卡(CF)中;矢量传感器水下姿态由潜标中三维地磁姿态仪实时给出。潜标集成USB传输模块,回收后可通过USB串口完成数据上传PC机。海试结果表明:潜标系统可正确记录海洋矢量声场信息,且可稳定水下工作90 d以上。

有限潜深圆柱壳低频矢量声场特性分析

为解决复杂结构水下矢量声场预报问题,本文基于单元辐射叠加法,结合镜像法建立了有限潜深圆柱壳的声场修正模型,结合具体算例分析了有限潜深圆柱壳低频辐射声场分布特性和传播特性。研究结果表明:单元辐射叠加法与传统边界元法计算得到的结构远场辐射噪声结果具有良好的一致性;受自由液面影响,圆柱壳的辐射声场有深度方向上的波动特性;对声场矢量信息的研究显示,在远离圆柱壳的声场中,声能量更多地沿水平方向传播;在远距离固定场点辐射声压及振速随浸没深度变化的曲线上,峰值间距与介质声波波长之比是定值,不随频率变化。研究结论可为结构辐射声预报、噪声控制及噪声测量等工作提供理论依据和有用的先验信息。

基于矢量传感器的双基地声纳数据融合

提出了一种基于单矢量传感器的双基地声纳定位数据融合算法。阐述了矢量双基地声纳数据融合定位算法的基本原理与解决方案。与常规声压双基地T/R-R声纳系统相比,矢量双基地声纳系统拥有更为丰富的声场观测信息。较之传统声压型,基于时延定位的算法(TOL),此新算法可带来更高的定位精度。在近基线三角区域,定位精度提高约23%,而在基线定位盲区附近,定位精度提高近40%。此新算法同时还解决了TOL算法的定位二值模糊问题。

基于矢量声压组合基阵的柱面分布噪声源近场高分辨定位方法

[目的]现有的水下噪声源近场定位方法通常假设测量面为平面,较难应用于柱面分布的水下噪声源目标测试中,同时常规近场聚焦波束形成应用于柱面分布水下噪声源定位时空间分辨率较低,基于声压基阵的水下噪声源近场定位方法则存在左右舷模糊的问题。为解决这一问题,[方法]通过建立测量面为柱面分布的噪声源近场测量模型,结合矢量水听器的单边指向性和MUSIC算法的高分辨率特性,提出基于矢量声压组合基阵的柱面分布噪声源近场高分辨定位方法,并进行计算机仿真验证。[结果]研究结果表明,该方法采用较小的基阵孔径即可实现柱面分布的水下噪声源近场精确定位,[结论]可应用于大型圆柱类复杂系统的噪声源定位识别。

运动目标低频矢量宽带谱干涉结构及其应用研究

随着安静型技术的飞速进步,舰船和潜艇的辐射噪声总源级越来越低,但其低频成分很难消除。推导了低频矢量声场双曲线方程形式的声场干涉条纹方程,建立了双曲线参数与目标运动参数的关系。分别利用射线理论和波动理论模拟了低频声场,计算了运动目标声压和水平、垂直振速的干涉谱图,采用短时傅里叶变换与霍夫变换结合的方法对干涉结构图进行处理,估计舰船目标的运动参数。仿真结果表明,利用运动目标的低频矢量宽带干涉谱可以有效估计出目标的运动参数,同时,垂直振速的干涉谱图参数估计结果较前两种谱图误差小。

甚低频矢量水听器水池校准方法研究

为研究水池条件下甚低频矢量水听器的校准方法,利用水池声场理论建模仿真的方法研究了声源位置、水池尺寸等因素改变时近源声场的变化规律。研究表明:在连续信号激励条件下,近源声场分布呈准球面波扩展规律,满足甚低频矢量水听器的校准需求。进而详细阐述了校准方法并仿真评估了标准水听器和待测甚低频矢量水听器所在位置的声场对校准结果的影响。为水池条件下甚低频矢量水听器的校准提供了指导,拓展了甚低频矢量水听器的校准思路。

测量超声场声强用组合式水听器的设计方案

介绍 1种可用于测量超声波声场强度的新型水听器。它是由声压型水听器与振速水听器在结构上组合为一体而构成。文中描述了这种水听器的基本结构型式、工作原理及特性。

Influences of prolate spheroidal baffle of sound diffraction on spatial directivity of acoustic vector sensor

The directivity of acoustic vector sensor (AVS) will be distorted by the sound diffraction of the AVS carrier. In this paper,the scattering of a plane acoustic wave from a prolate spheroid baffle is considered. At first,the sound diffraction of prolate spheroidal baffle is established,then the mathematical expressions of sound pressure field and particle vibration velocity field of sound diffraction are derived and the characteristic of the directivity of pressure and velocity of sound diffraction field at different frequencies and distances is analyzed. The directivity of AVS is determined by the amplitude and phase difference of diffraction wave and incident wave,which possesses a close relationship with frequency and incident angle. Finally,the calculated results are compared with the experimental results.