基于聲輻射模態(tài)的有源結(jié)構(gòu)聲學控制（ASAC）誤差傳感器和控制作動器的設(shè)計研究.pdf

1、基于聲輻射模態(tài)的有源結(jié)構(gòu)聲學控制(ASAC)是近幾年提出的分析結(jié)構(gòu)振動輻射聲場性質(zhì)和控制噪聲輻射的一種有效方法。通過振動結(jié)構(gòu)表面法向速度和表面聲壓之間的關(guān)系，給出振動板結(jié)構(gòu)的聲輻射模態(tài)及其對應(yīng)的輻射效率。聲輻射模態(tài)代表一組正交的速度分布，每一階聲輻射模態(tài)對應(yīng)的聲功率相互獨立。結(jié)構(gòu)的輻射聲功率可以表示為輻射效率和聲輻射模態(tài)伴隨系數(shù)平方的線性組合。聲輻射模態(tài)的一個重要特點是它在中、低頻時，對應(yīng)的輻射效率隨著聲輻射模態(tài)階數(shù)的增加而迅速降低。因

2、此，基于聲輻射模態(tài)的ASAC系統(tǒng)的控制策略是使前K階聲輻射模態(tài)伴隨系數(shù)幅值最小化。 誤差傳感器的選擇和設(shè)計直接關(guān)系誤差信號輸出的準確性和實時性，是實現(xiàn)ASAC的關(guān)鍵一環(huán)。本文選擇PVDF壓電薄膜作為傳感器的材料，以Legendre多項式展開表示板的振速分布和PVDF的形狀函數(shù)，設(shè)計了能適用于任意邊界條件兩維結(jié)構(gòu)的分布式PVDF誤差傳感器。將設(shè)計得到的傳感器用于測量簡支、固定邊界條件的板結(jié)構(gòu)以及簡支板的局部區(qū)域的第一階聲輻射模態(tài)伴

3、隨系數(shù)，得到較好的測量結(jié)果。此外，本文還分析了傳感器布置位置誤差和形狀誤差等因素對測量結(jié)果的影響。 控制作動器是向振動結(jié)構(gòu)施加控制信號的實施者，其設(shè)計的好壞直接影響控制效果的優(yōu)劣。本文利用壓電薄膜(壓電陶瓷、PVDF)的逆壓電效應(yīng)，通過對矩形壓電薄膜——薄板結(jié)構(gòu)進行靜力學分析，得到矩形壓電作動器的等效激勵模型。此外，通過模態(tài)分析，得到矩形壓電作動器作用下板的振動響應(yīng)。將矩形壓電作動器應(yīng)用到基于聲輻射模態(tài)的ASAC中，得到基于聲輻