艦船噪聲實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)與預(yù)報(bào)技術(shù)研究.pdf

1、艦船噪聲實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)與預(yù)報(bào)技術(shù)研究是當(dāng)今世界各海軍強(qiáng)國研究與應(yīng)用的熱點(diǎn)，是艦船聲隱身設(shè)計(jì)和建造的重要組成部分，它對提高艦船的戰(zhàn)斗性能具有重要的戰(zhàn)術(shù)與戰(zhàn)略意義。本課題以帶有動(dòng)力設(shè)備的某艦船模型為研究對象，利用虛擬儀器技術(shù)與試驗(yàn)相結(jié)合的方法，對該艦船自噪聲實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)進(jìn)行了探索和嘗試。 本文主要包括以下幾方面的內(nèi)容：第一，通過充分的論證與分析，提出了艦船噪聲監(jiān)控預(yù)報(bào)的方法及實(shí)施方案。第二，以LABVIEW為開發(fā)工具，設(shè)計(jì)了艦船

2、噪聲實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)以艦船中的主噪聲源－柴油機(jī)、減速齒輪箱、發(fā)電機(jī)組、水泵、風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)、主機(jī)艙、舵機(jī)艙為對象，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的采集、監(jiān)測、分析、存儲(chǔ)以及對振動(dòng)噪聲超標(biāo)的異常情況進(jìn)行報(bào)警等功能，利用噪聲預(yù)報(bào)理論，可以預(yù)報(bào)艦船的機(jī)械噪聲。其中信號(hào)分析模塊又包括時(shí)域分析、FFT頻譜分析、相位譜分析、統(tǒng)計(jì)特性分析，三分之一倍頻程譜分析。第三：以帶有動(dòng)力裝置的艦船模型為對象，進(jìn)行模態(tài)試驗(yàn)，利用STAR6.0軟件識(shí)別出了該模型0-400Hz的各階固

3、有頻率，振型以及阻尼比等參數(shù)，并對艦船的振動(dòng)特性進(jìn)行了分析。第四，根據(jù)模態(tài)分析理論和已識(shí)別的模態(tài)參數(shù)，推導(dǎo)出了任意兩點(diǎn)之間的傳遞率公式，并編寫MATLAB程序，實(shí)現(xiàn)了艦船模型兩點(diǎn)之間傳遞函數(shù)的計(jì)算，并通過試驗(yàn)加以驗(yàn)證。第五：假想該艦船水下結(jié)構(gòu)為平板結(jié)構(gòu)，依據(jù)相關(guān)理論，結(jié)合模態(tài)試驗(yàn)，利用MATLAB軟件和模態(tài)識(shí)別的參數(shù)編寫程序計(jì)算得到該艦船模型的0－6000Hz水下聲輻射效率。第六，依據(jù)傳感器逐步消減法次優(yōu)理論和模態(tài)參數(shù)，通過MATLAB

4、編程，對艦船水下結(jié)構(gòu)傳感器的配置進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算，得到了些初步的結(jié)論。第七，實(shí)測振動(dòng)源腳點(diǎn)的振動(dòng)，依據(jù)兩點(diǎn)之間的傳遞率與聲輻射效率，對比實(shí)艦，計(jì)算得到該艦船機(jī)械水下振動(dòng)級(jí)與噪聲級(jí)。同時(shí)對設(shè)計(jì)的艦船噪聲實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了現(xiàn)場測試，系統(tǒng)自動(dòng)得到的結(jié)果與上述理論計(jì)算結(jié)果大體相同，從而驗(yàn)證了系統(tǒng)的正確性。 本論文依據(jù)試驗(yàn)與相關(guān)理論確定了艦船模型兩點(diǎn)之間的傳遞率和水下聲輻射效率，在此基礎(chǔ)上初步設(shè)計(jì)了艦船噪聲實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，并通過動(dòng)力設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)

5、，實(shí)測振動(dòng)源振動(dòng)，進(jìn)而計(jì)算艦船機(jī)械水下的振動(dòng)級(jí)與噪聲級(jí)，同時(shí)通過現(xiàn)場試驗(yàn)驗(yàn)證了虛擬儀器設(shè)計(jì)的運(yùn)行效能。這些為艦船噪聲實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)提供了一定的參考，也為后續(xù)系統(tǒng)的進(jìn)一步開發(fā)做了些有益的探索。 總之“艦船噪聲實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)與預(yù)報(bào)技術(shù)研究”以海軍艦船的聲隱身為研究背景，采用虛擬儀器檢測技術(shù)、傳感器優(yōu)化配置技術(shù)以及振動(dòng)模態(tài)分析技術(shù)，設(shè)計(jì)了艦船的聲學(xué)特性監(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，對監(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)相關(guān)的測量、信號(hào)分析與聲學(xué)預(yù)報(bào)技術(shù)開展了較為