水下復(fù)雜聲源輻射聲功率的混響法測(cè)量技術(shù)研究.pdf

1、水下運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的聲學(xué)特性是水聲學(xué)的重要研究內(nèi)容，且水下運(yùn)動(dòng)目標(biāo)大多都結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包括各種類型的聲源，如機(jī)械、水動(dòng)力及螺旋槳聲源等。水下復(fù)雜聲源的聲學(xué)特性包括聲功率、指向性及頻譜特性等。在海洋環(huán)境下，由于不太容易修正海底及海面反射的影響，因此準(zhǔn)確測(cè)量水下復(fù)雜聲源的輻射聲功率及頻譜特性是很困難的，更無法實(shí)現(xiàn)噪聲源分離。混響法是建筑聲學(xué)中常用的測(cè)量聲源輻射聲功率的方法，國際上已建立了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)；混響法在水下應(yīng)用較少，主要是因?yàn)橐话闼乇诿娴姆瓷湎禂?shù)

2、低，較難形成理想混響場(chǎng)。本文主要研究非理想混響場(chǎng)條件下(非消聲水池中)水下復(fù)雜聲源輻射聲功率的混響法測(cè)量技術(shù)，通過理論分析，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等證明在非理想混響場(chǎng)條件下采用混響法也可以較準(zhǔn)確地測(cè)量水下復(fù)雜聲源的輻射聲功率。
　　 本文首先分析非剛性壁面矩形非消聲水池中的聲場(chǎng)特性，采用格林函數(shù)法推導(dǎo)出指向性聲源在非消聲水池離聲源較遠(yuǎn)區(qū)域(混響控制區(qū))空間平均均方聲壓與聲源輻射聲功率的關(guān)系，同時(shí)對(duì)聲源的疊加性進(jìn)行了驗(yàn)證，建立了水下復(fù)雜聲源的混

3、響法理論公式；針對(duì)低頻聲源測(cè)量的邊界影響問題，擴(kuò)展了Waterhouse校正并提出不同邊界的統(tǒng)計(jì)平均校正，解決了混響場(chǎng)中水下低頻聲源的測(cè)量問題。其次，研究了空間平均測(cè)量技術(shù)，研究了是否空間平均、空間平均不同方式及聲源是否平均對(duì)聲源輻射聲功率測(cè)量結(jié)果的影響。再次，在非消聲水池中對(duì)水下復(fù)雜聲源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，測(cè)量了球型等標(biāo)準(zhǔn)聲源的輻射聲功率；測(cè)量了兩相干球(同相位及反相位)與活塞型聲源等指向性聲源的輻射聲功率。實(shí)驗(yàn)研究了不同尺度非消聲水池的尺

4、度效應(yīng)特性。最后，對(duì)水下聲源輻射聲功率測(cè)量的不確定度進(jìn)行了分析。測(cè)量及研究結(jié)果表明：空間平均范圍越大效果越好，若同時(shí)對(duì)源進(jìn)行空間平均效果更好；采用混響法測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)球型聲源的輻射聲功率與自由場(chǎng)測(cè)量結(jié)果之間相差不超過1dB；玻璃水箱(軟邊界)中聲源低頻段基于統(tǒng)計(jì)平均校正而得到的輻射聲功率與自由場(chǎng)測(cè)量結(jié)果相差不超過1dB；兩相干球型聲源(同相位及反相位)的輻射聲功率測(cè)量結(jié)果與理論值相差不超過1dB，活塞型聲源的輻射聲功率測(cè)量結(jié)果與自由場(chǎng)測(cè)量結(jié)

5、果基本一致；兩個(gè)小球同時(shí)工作的輻射聲功率正好是每個(gè)小球單獨(dú)工作的輻射聲功率之和；非消聲水池越大，測(cè)量的空間平均聲壓級(jí)、信噪比及Schroeder截止頻率越低；水下聲源輻射聲功率測(cè)量的A類不確定度不超過1.5dB。
　　 為測(cè)量流激水下翼型結(jié)構(gòu)的流噪聲，提出了一種混響箱測(cè)量方法。在重力式水洞中搭建了一套實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)，利用混響箱法測(cè)量了水下翼型結(jié)構(gòu)模型的輻射聲功率。在此基礎(chǔ)上研究了流速對(duì)其輻射聲功率的影響。結(jié)果表明：在水洞環(huán)境下，采