有源噪声控制技术及其在舰船中的应用

有源噪声控制技术作为与传统噪声控制技术互补性极强的一种新型噪声控制技术,历经30多年的蓬勃发展,在基础理论、研究方法、关键技术及系统实现等各方面均已形成一套完整的体系,在实际应用、产业化发展和商业推广方面也获得了实质性进展,这为舰船领域中应用该噪声控制技术提供了可能性。首先,综述了开发有源噪声控制系统所必须的声场分析、系统组成及其关键技术,描述了有源控制系统工程应用的典型案例,包括舰船舱室噪声有源控制、管道噪声有源控制等。然后,针对有源控制技术在舰船噪声控制中的进一步应用,论述了有源吸声、有源隔声及智能声学结构等前沿技术的可行性及需要解决的问题。

南京大学的有源噪声控制研究——纪念沙家正先生

沙家正先生是中国有源噪声控制研究的开创者,著名声学家、南京大学教授。详细讲述了南京大学有源噪声控制的研究过程以及沙正明、沙家正、田静、邱小军、杨军、邵军等人所做的研究工作,尤其是沙老师对中国有源噪声控制所做的贡献。

两参考输入复滤波NLMS主动噪声控制系统性能分析

研究了将主动噪声控制系统应用于舰船的自噪声控制,用来抵消舰船的低频线谱噪声群时,参考输入为两个单频复正弦信号条件下,次级通道对Filtered-XNLMS算法的收敛性能影响。对该问题做了严格的数学分析和仿真试验,最终结果表明:对于本地线谱噪声有源抵消而言,由于次级通道的影响,参考输入的两正弦信号的归一化频率间隔Δf/fs以及反映次级通道幅频特性对不同频率信号的幅度加权程度比例因子α都对系统性能有影响,也就是说,当比值因子α较大时(α>1),系统的收敛性能只是与步长μ有关,与差频Δf的大小无关;当α较小时(α≤1),系统的收敛系统决定于步长μ和主输入的两个正弦波的差频Δf;特别对于α=1情况,系统很快就可以收敛,具有非常好的跟踪性能。

主动控制技术在船舶振动噪声控制中的应用

低频线谱噪声是船舶的“声指纹”特征,影响船舶的隐蔽性,而主动控制技术是抑制船舶低频线谱振动噪声的重要方法。为此,首先简要介绍了船舶低频线谱噪声的主要传递路径;然后,从船舶机械主被动隔振技术、船舶管路噪声主动控制技术、船舶推进轴系纵向和横向振动控制技术等方面,综述了近年来船舶振动与噪声主动控制技术的国内外研究进展和应用情况,梳理了技术应用的难点,对技术发展趋势进行了展望。

主动控制型船舶管路减振器的设计与研究

船舶管道系统作为船舶系统的重要组成部分,在工程实际应用中其振动问题极其普遍。文中进行了被动、主动控制技术的对比;基于现代主动控制振动技术,设计了一种新型管道减振器,并展开了理论分析、结构设计与试验验证。该减振器特点在于提出主动控制技术与传统减振方式相结合的方法,实现对管道更为智能的减振功能,具有低频效果好,自适应能力强,能够有效地降低管道振动和管道被夹持部位的应力,延长管道的使用寿命等优点。

自适应频谱塑形主动控制及舰艇领域应用研究进展

舰艇的隐身性能是其重要的性能指标和战术指标。吸振隔振等被动控制技术在舰艇减振降噪领域得到了广泛的应用,但依然无法满足舰艇对声隐身性的需求,因此,开展舰艇的振动与噪声主动控制研究意义重大。频谱塑形主动控制可以通过改变辐射噪声特征的方式对舰艇进行变特性声隐身。介绍了频谱塑形主动控制的内涵,根据自适应频谱塑形主动控制理论的发展,依次从自适应逆控制、自适应主动控制以及自适应频谱塑形主动控制三个方面进行综述,最后以舰艇领域的应用来验证自适应频谱塑形主动控制方法的有效性。

基于峰值预滤波次级通道在线建模的主动噪声控制系统

传统白噪声激励在线建模主动噪声控制(ANC)系统,次级通道对激励源的响应在一定程度上会干扰控制滤波器的迭代,而且会增大系统收敛后的声场能量。针对这一问题,一种新的、用于窄带噪声抵消的在线建模ANC系统被提出:利用峰值滤波器对真实次级通道进行重构,新的传递函数能够不失真地重现待抵消噪声所在频段的次级通道频率响应,并对其它频段进行抑制。最后利用该系统对舰船辐射线谱噪声进行了主动控制计算机仿真试验。结果表明:该系统简化了次级通道的传递函数,减少了白噪声对控制滤波器的干扰,提高了系统性能,并降低了系统收敛后的声场残余能量。

多个线谱噪声的局部区域有源消声

噪声主动控制技术是近年研究的一个热点问题,它克服了被动降噪技术设备庞大、笨重、造价高等缺点,尤其对低频噪声具有良好的控制效果,展现出巨大的商业价值。本文在对有源消声进行理论分析的基础上,提出在局部空间实现多个线谱主动控制的方法,并研究消声区域的分布特点。同时,基于该方法进行船舶辐射噪声线谱主动控制的仿真,结果表明线谱控制效果良好,从而验证该方法的有效性和可行性。

以可控式薄板振动为次级声源的有源噪声控制实验研究

提出应用于有源噪声控制的改良自适应滤波算法,然后搭建管道噪声有源控制实验装置,并分别以可控式薄板振动和扬声器作为次级声源进行管道有源噪声控制实验研究。结果表明:在低频段时,以可控式薄板振动为次级声源的有源噪声控制效果小于传统的扬声器,但在中、高频时降噪效果较为明显;在1200 Hz以后管道截止频率之前,次级声源为平板时,控制前后管道下游的衰减量可达50 dB,相较于传统的次级声源扬声器高出了约10 dB。在管道有源消声中,由于平板声源具有较好的指向性,因此可从管道噪声主动控制扩展到空间噪声主动控制,以此来弥补平板在低频声辐射能力不足的缺点。