基于超材料的聲波主動(dòng)控制技術(shù)研究.pdf

1、消聲瓦由于優(yōu)良的聲學(xué)性能被廣泛應(yīng)用于潛艇隱身方面。隨著聲吶探測(cè)向低頻段方向發(fā)展，為保證潛艇的寬頻帶隱身效果需增加消聲瓦厚度，但消聲瓦厚度的進(jìn)一步增加受潛艇本身性能等要求的限制，因此急需探索能夠?qū)崿F(xiàn)潛艇寬頻帶隱身的結(jié)構(gòu)或材料。聲學(xué)超材料由于具有獨(dú)特的頻帶結(jié)構(gòu)、等效負(fù)參數(shù)等超常聲學(xué)性質(zhì)為寬頻聲波的控制提供了新方向，其中主動(dòng)聲學(xué)超材料具有結(jié)構(gòu)靈活、質(zhì)量輕、體積小等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)寬頻聲波的主動(dòng)調(diào)控。然而目前對(duì)聲學(xué)超材料中聲波傳輸?shù)闹鲃?dòng)控制研究

2、較少，現(xiàn)有的理論主要集中在聲學(xué)超材料負(fù)等效參數(shù)和超常聲學(xué)性質(zhì)的研究方面。因此，本文采取理論分析、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究等相結(jié)合的方法，研究聲學(xué)超材料對(duì)聲波的主動(dòng)調(diào)控技術(shù)，具體研究包括以下幾個(gè)方面：
　　基于傳遞函數(shù)法和LC諧振原理建立了聲學(xué)超材料頻帶主動(dòng)調(diào)控?cái)?shù)學(xué)模型，研究了頻帶結(jié)構(gòu)對(duì)聲學(xué)超材料吸聲性能的影響規(guī)律，運(yùn)用阻尼材料被動(dòng)吸聲原理，結(jié)合壓電材料機(jī)電耦合特性設(shè)計(jì)了聲學(xué)超材料結(jié)構(gòu)，引入回轉(zhuǎn)器回路作為聲學(xué)超材料頻帶主動(dòng)調(diào)控模塊，得出了

3、外接電路參數(shù)對(duì)聲學(xué)超材料頻帶分布的影響規(guī)律，仿真分析了聲學(xué)超材料的頻帶分布和吸聲性能，為后續(xù)進(jìn)行聲學(xué)超材料頻帶分布實(shí)驗(yàn)及優(yōu)化結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。
　　通過(guò)理論分析和仿真模擬相結(jié)合的方法，研究了壓電材料的聲阻抗主動(dòng)調(diào)控方法，運(yùn)用傳遞函數(shù)法建立了聲學(xué)超材料聲阻抗調(diào)節(jié)計(jì)算模型，研究了通過(guò)外接電壓改變聲學(xué)超材料聲阻抗的技術(shù)，運(yùn)用可編程程序控制語(yǔ)言編寫(xiě)了電壓控制算法，搭建了聲學(xué)超材料聲阻抗實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)聲波檢測(cè)、信號(hào)運(yùn)算、聲阻抗調(diào)控等功能，