一种大功率超声波发声系统原理与结构设计

设计了能发射大功率超声波的超声波发声系统。该超声波发声系统采用火药燃烧(炸药爆轰)的方式产生高压高速气流;高速气流驱动哈特曼超声波发生器阵列产生大功率超声。超声波发声系统采用波导管对产生的超声波进行汇聚,在一定方向上发射,可以有效提高超声波的作用距离。单个超声波发声系统产生20kHz的超声,声功率可以达到百万瓦,最大有效作用距离可达54m。设计的大功率超声波发声系统完全可以达到作战要求。

中心棒哈特曼发声器声学特性研究

采用FW-H声模拟法,研究了中心棒的位置、长度和直径等因素对中心棒哈特曼发声器声学特性的影响,得出如下结论:无论中心棒置于谐振腔入口前端还是底部,只要中心棒一端处于气流入口到谐振腔入口段,哈特曼发声器就能产生较高的声压级;中心棒置于气流入口,且长度不超过喷流间距,会产生比普通哈特曼发声器更高的声压级;中心棒的半径有一个最佳值,数值模拟结果显示,不同半径中心棒哈特曼发声器声压级的大小顺序相应为:r=0.2mm、r=0.3mm、r=0.1mm、r=0.5mm,即半径r为0.2mm的中心棒哈特曼发声器产生的声压级较大,而半径r为0.5mm的声压级最较小;频谱分析发现,加中心棒会使哈特曼发声器的最大峰值频率变小。上述结论对中心棒哈特曼发声器的应用具有重要的指导意义。

哈特曼发声器的声学特性研究

采用FW-H声模拟法,研究了谐振腔长度、喷流间距、谐振腔直径和入口气压等对哈特曼发声器声学性能的影响。得出如下结论:哈特曼发声器的发声基频大小与谐振腔长度成反比;总声压级随谐振腔长度增大而增大;总声压级随喷流间距变化作震荡变化,且变化周期随着谐振腔直径的增大而增大;谐振腔直径大,产生的声压级也高;入口气压增大,总声压级增大,但对基频的影响不大。该结论对哈特曼发声器的应用具有重要的指导意义。

哈特曼发声器阵列的声学特性研究

论文采用FW-H声模拟法,对入口气压分别为3.12、4.12、5.12、6.12、7.12和8.12 atm的哈特曼发声器阵列的声场声学性能进行了数值计算。对声场声强进行了非线性回归分析,得出了声场的声强经验公式。并对回归进行方差分析和F分布检验,分析结果显示,置信水平可以达到10-4,回归水平显著,经验公式的可信度很高。论文结论对哈特曼发声器阵列的应用具有重要的指导意义。