调制气流声源振动系统参数分析

通过实验数据与理论计算结果的对比,分析了气流对振动系统的阻尼作用;并以实验声源为基础,以等效电路方法分析了调制气流声源振动系统的弹性系数、磁感应强度、音圈质量、电阻、电感以及绕线方式等参数对音圈振幅的影响;根据调制气流声源的用途差异,提出了用于语音广播和产生大功率低频声波时振动系统各参数的选择方法。

基于NFxPEM算法的调制气流声源的非线性补偿

针对调制气流声源存在较强的谐波畸变,将声源系统等效为Hammerstein非线性模型,利用该模型下的预失真技术对声源进行非线性补偿研究。根据辨识的Hammerstein模型中静态非线性部分带有直流分量的特点,给出了考虑直流分量补偿的预失真算法,并用数值仿真验证了算法的准确性和直流分量补偿的必要性。在非线性补偿实验中,根据单频信号辨识得到Hammerstein模型参数,采用NFxPEM算法求得对应的预失真Wiener模型参数和预失真波形。实验结果表明,与直接发射相比,补偿发射后声波的功率谱中谐波能量有所下降,而基频能量有小幅度的上升,说明了研究思路的正确性。

超声速调制气流声源声压级增益特性的理论与实验

通常认为,当气室压力提高到一定程度,调制气流声源声压级输出将趋于饱和。为了从基本原理上探讨进一步提高声源输出的途径,设计了收缩-扩张喷口,将调制作用上游的声速流动提高至超声速。理论分析表明,来流气压较高时,超声速调制优于声速调制,可获得一定的声压级增益。增益量随喷口面积比减小而增加。旋笛实验在调制频率较低时得到了超声速调制的声压级增益;调制频率较高时,受瞬态作用的影响,参与调制的气流很可能未完全发展为超声速流动,超声速调制与声速调制的旋笛性能相同。

气流声源稳态流场的PIV实验研究

对大功率调制气流声源的内流场开展了初步的实验研究,包括设计二维声源实验模型,基于单点静压和粒子图像测速(PIV)技术获取喷口下游喉道内的稳态流场数据。实验测得速度场分布和静压值变化趋势均与理论分析结果保持一致,表明采用的实验方案能够确定声源稳态流场特性。喉道内部以负压为主,同一截面上静压值基本相近,外壁面流动分离和近壁面高低压区域交替成为典型工况下声源内流场的重要特征。

调制气流声源振动系统有限元分析与实验

用动力有限元方法对调制气流声源振动系统进行了数值模拟,基于电涡流传感器构建了实验系统进行了相关验证,并对产生低频强声和远距离语音广播条件下橡胶弹性元件特性进行了探讨。结果表明,M-R橡胶本构模型描述的振动系统与实验保持了较好的一致性,证明该本构模型描述初始小变形条件下的橡胶振动特性是有效的;理想情况下,动圈-橡胶结构的振动系统为单自由度振动系统,低频振动时,振动位移失真以橡胶等效刚度非线性引起的三次谐波失真为主,随着频率升高至共振频率附近,磁场不均匀等因素引起的二次谐波失真逐渐增大并成为主要失真分量;音圈偏置是导致系统出现多阶振动模态的主要诱因之一。

调制气流声源流场声场特性的实验研究

已有大功率调制气流声源的实验集中于声场的测量,但对与声场特性密切相关的声源内部流场的演化过程研究较少。本文设计了稳态流场粒子图像测速(PIV)实验系统和流动致声单点测试系统,并分别用于内流场稳态和瞬态流动特性的研究。稳态流场实验结果中,喉道内呈减速增压流动,外壁面流动分离和近壁面高低压区域交替成为高气室压力下声源稳态流场的重要特征。流场扰动致声过程的测量数据表明,调制频率对内流场分布的变化有显著影响,强声波产生的频率相关性受气室压力、激励信号强度和声源几何参数等多种因素共同作用。气路系统的流动对调制部件的振动过程有一定影响,所测声源频率响应峰值位于0.5～1kHz。激励电流低于10A时,声压级输出随着气室压力和激励信号强度的增加而增加。喷口出口和喉道入口宽度对于声源性能也有明显的影响。从提高声源输出声压级角度,实际应用中应根据加载激励信号选择合适的喷口参数使声源工作于满调制状态,同时适当减小喉道入口宽度。单频调制的声源产生过程伴有谐波分量,非均匀流动中传递压力扰动的强度随管道截面积的增大而降低,压力扰动量级和成分与所测量声信号间存在密切联系。

光电检测方法在大功率气流声源实验研究中的应用

内流场和调制面积的准确测量是大功率调制气流声源实验研究中的关键问题,传统测量技术具有明显的局限性。采用光电检测方法以实现速度场和声源调制面积的非接触测量,通过粒子速度成像技术获取声源气路系统中的速度场,通过CCD系统实现对声源振动系统位移输出和调制面积变化的实时监控。实验结果与数值模型结果的比较验证了测试方法的可行性。速度场结果表明,典型工况下受限射流靠近内侧壁面,流动分离出现在外侧壁面附近,声源内部形成的剪切层位于主流与回流之间。音圈位移实测结果说明所选择的驱动参数可实现对喷口射流的满调制。

新型气流声源发声特性及其对气溶胶的团聚实验研究

为提高气溶胶颗粒物的声波团聚效果,创新性地设计了一种具有气声分离特性的气流声源。新声源使乏气从侧面开口排出,避免了对团聚效果的影响。通过实验研究了侧面开口尺寸对号角出口处气流量与声压级的影响,发现侧面开口尺寸对乏气排出及声压级有较大影响,当侧面开口尺寸约为6.5 mm时排气效果较好,此时在0.3 MPa驱动压力下声压级可达159.6 dB,同时乏气已基本全部从侧面开口排出。利用该声源对超细液滴气溶胶进行团聚实验,结果显示,声源驱动压力越大,声压级越大,气溶胶受声场作用力越强,颗粒间碰撞几率增大,团聚速率越快;初始气溶胶浓度越高,前期团聚效果越好,透光率增长速度越大,而后期团聚效果则趋近一致。

Galton型高强气流声源的发声特性

文章介绍了一款带中心杆的Galton型气流声源,通过试验和数值模拟方法,研究了该声源发声特性、进气压力对声场分布的影响以及流体介质对发声特性的影响。研究发现,该声源稳定发声时,共鸣腔内压力场与流场均呈周期性变化;不同进气压力下,声场空间分布基本一致,具有较强的声指向性。共鸣腔后侧轴线处,声压级达到最大值,为153 dB,且声压级随角度的增加逐渐减小,并在共鸣腔正前方达到最小值。当进气压力增加时,不同方向的声压级增长情况各不相同,在0°处增幅最大,并随着角度的增加而减小,在180°处增幅最小。采用不同的流体介质时,发声振幅与频率不同,密度较小的水蒸气频率最高,且频率与声压振幅呈负相关,即频率越高声压振幅越小。

气流声源及其信号传播研究

本文根据空气的各向同性特性 ,通过数学推导 ,得到了气流声源信号的传播速度公式。

某SUV加速工况增压器气流声分析及优化

针对某SUV车型在固定挡位全油门加速工况时车内气流噪声显著的问题,本文进行了深入排查与确认。通过调整标定,降低增压器压比虽可有效减小气流噪声,但导致车辆动力性显著下降。通过空气传递路径分析,明确了气流声主要辐射源为增压器压气机出气管路,且整车声学包无进一步提升空间。最终,设计并验证了高频消声器,有效降低机舱内增压器压气机出气管路近场气流噪声4.1 dB(A),车内驾驶员内耳气流噪声降低5.9 dB(A),问题改善明显。

探讨调制气流声源的发声机理以——“IYPT赛题汽笛”为例

调制气流声源在生活中有着广泛的应用,譬如电动立式警报器、防空警报等. IYPT赛题中的“汽笛”也属于调制气流声源,其中旋转的圆盘使得小孔的通气面积呈周期性变化,对气流产生调制作用,使之振动发声.本文利用傅里叶变换,将汽笛的声音由时域变换至频域,按频率分解为基音、泛音和背景噪声,并设计实验,实验结果验证了汽笛发声的基音频率等于圆盘的孔数乘以转速,泛音频率为基音频率的整数倍,背景噪声由气流激发圆盘振动而产生.

大功率调制气流声源阵列的相干合成实验研究

完成了调制气流声源阵列的相干合成实验.提出了利用主动相位控制方法实现调制气流声源阵列相干合成的思路,介绍了基于随机并行梯度下降算法的声源阵列相干合成的原理.对利用该算法实现声源阵列的相干合成进行了数值模拟,完成了双调制气流声源阵列在远场的相干合成实验,并给出算法参数的合理设置方案.实验结果显示,基频成分的相干合成效果明显,算法收敛时测点处的声压级相比单源发射增加了4dB,接近于各单源功率谱中基频成分相干合成、其他频率成分非相干合成的结果;结果表明实验中算法能够有效控制各调制气流声源辐射声波的相位,取得了明显的相干合成效果.

引信振动压电发电机气流致声激励特性研究

为满足引信振动压电发电机的驱动性能要求,解决激励能量关键问题,设计了一个环形喷嘴-共振腔结构的喷注发生器声源。应用计算流体动力学方法,通过仿真模拟解释喷注激发声波致共振腔振动特性;用试验所测的响应电压与仿真获得的共振腔底部声压对比。研究结果表明:共振腔内的声压和轴向质点速度随时间的变化曲线近似于正弦波,相位差为90°,说明了在共振腔内形成了驻波声场;共振腔底部声压幅值和频率较稳定,且幅值较大;压电片的开路响应电压频率与仿真声压频率很接近,从而验证了喷注发生器声源产生纯音的特征。因此,这种根据气流致振原理设计的无活动零件的喷注发生器声源,有利于提高引信振动压电发电机的激励能量。

应用声学理论降低冰箱气流噪声的方法

如何降低冰箱制冷剂在系统中往复循环产生的流动噪声,一直是许多冰箱厂家处理噪声的难点。本文提出在冰箱结构设计中,将毛细管出口端设置在箱体(靠近压缩机)底部,采用这一方法,能直接降低冰箱气流噪声对传声器的测试影响,因毛细管出口端的气流声与压缩机的运转噪声经过迭加后仅产生较小的增量,可以达到降低冰箱整体噪声的目的。

应用喉声气流图对腭裂患者发声强度的初步观察

本文应用SH—01型喉声气流图仪对23名腭裂术前后患者及11名正常人发“啊”(a:)、“衣”(i:)捏鼻及不捏鼻时发声强度进行检测,结果显示:腭裂患者不同发音之间发声强度的差别具有显著或非常显著意义;同一发音捏鼻与不捏鼻之间发声强度的差别在发a:音时无显著意义(P>0.05),在发i:音时有显著意义(P<0.05);不同腭裂患者间发声强度的差别具有非常显著意义(P<0.001)。正常对照组不同发音时发声强度的差别无显著意义(P>0.05)。而不同人之间差别具有非常显著意义(P<0.01)。故作者认为:腭裂患者由于腭咽闭合不全以及形成的不良发音习惯,对患者发音强度有不同的影响,从而使其语音不清及出现过高鼻音。不同患者及正常人之间发声强度的差别尚待进一步探讨。

变截面管内燃煤烟气PM2.5声波团聚实验研究

声波团聚PM_（2.5）减排工业应用的瓶颈问题包括缺乏大功率高效强声源和能耗过高等。基于气流声源（高频旋笛）和突变截面驻波管建立了160dB以上燃煤烟气声波团聚实验系统。系统设计中,通过团聚敏感频率与驻波管共振频率相匹配,在相同输入声功率前提下提高了管内声强和团聚效率,并通过复合透声板实现了团聚舱内功率气流与强声场的分离。通过模态分析法和有限元模型研究了舱内声场特性和共振频率的影响因素。实验研究了500Hz至1.5kHz宽频范围内舱内强声信号和共振工况条件,对比了不同频率和声压级条件下烟气中5μm以下粒径的分布变化。结果表明,全频段内声压级获得5dB至15dB的共振增益,700Hz最大基频声压级达到167dB。烟气团聚较优频率为700Hz和1.4kHz,PM2.5减排效率最高99%,达到了PM2.5高效脱除和提高声能利用率的目的。

流体强声换能器发展现状

流体强声换能器能够产生不同频段、不同用途的强声波,在军事和民用领域都具有重要应用价值。对流体调制式、流体喷注式和流体谐振式三种流体强声换能器的结构特点进行了介绍,对其发展现状进行了简要综述。

汽车供热通风及空调系统噪声测试与分析(英文)

介绍了车辆级及台架级噪声测试的方法,适于对供热通风及空调系统(HVAC)的气流噪声、风机电机噪声和执行器噪声进行评价。半消声室和混响室噪声测试均可用于车辆及模块在开发过程中气流声的测试,模块的噪声测试还可对车辆的气流声进行预测。现有的噪声测试和分析技术还不够完善,在此提出了一种新的分析方法用于噪声计算。

引信气流激振压电发电机结构参数影响分析

满足引信用小型振动压电发电机气流致振发电要求,解决稳定激振力的问题,控制结构敏感参数是一种有效方法。通过模拟吹风实验,分析气流致声激振机构的相关结构参数对激振力的影响规律。结果表明,不同共振腔长度对应的激振力幅值与入流速度近似呈现线性增大趋势,且长度越大其斜率越小,反之亦然,喷口到共振腔的间距和喷口环隙对激振力幅值的影响较复杂,过大或过小都会使得激振力幅值较小甚至没有波形产生;共振腔长度是影响激振力频率的主要因数,频率随长度的增大而变小,呈现反比关系,喷口到共振腔的间距和喷口环隙对频率的影响较小。因此,对于高速气流,短共振腔可以获得较大幅值的高频稳定激振力,以及需合理控制喷口到共振腔的间距和喷口环隙使得激振力幅值较大。