| 题名 | 低频换能器水池测试新技术研究 |
| 作者 | 吴本玉 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-31 |
| 授予单位 | 中国科学院声学研究所 |
| 授予地点 | 声学研究所 |
| 关键词 | 空间域处理 低频换能器 非消声水池 宽频技术 校准 |
| 其他题名 | Study on the new technique for low frequency transducer measurement in a reverberant tank |
| 学位专业 | 声学 |
| 中文摘要 | 随着水声换能器技术向低频、宽带、大功率的方向发展，需要校准的低频范围大大超出了水池中利用声脉冲技术校准换能器的适用频率下限，对于低频、高Q值换能器而言，在水池中校准它们的低频性能更加困难。为了解决上述困难，又有许多新的低频测试技术不断出现，但对于完全被反射声干扰混叠的直达声波信号，提取出来仍然非常困难。 本文通过对声波在有限区域介质中的传播和对声场进行理论分析，结合水声测量中的常规脉冲技术，提出了有限区域介质中利用空间域处理技术提取直达波信号波形的方法。并以长方体有限区域介质为模型，对区域中声波的反射声程进行了推导，确定了长方体有限区域介质内可提取出声波频率下限的一个必要条件。对长方体有限区域介质中的声场进行ANSYS仿真，仿真结果证明此方法是有效的。 根据实验要求设计并加工了水下机械回转三维姿态变换装置，利用常规的测量仪器设备搭建了实验测试系统及编制配套软件。在频率400～2500Hz范围内，对中科院声学所水池内不同频率和不同位置的声场混叠信号进行了实验研究。根据校准原理，对得到的测试结果比较，分析了可能造成偏差的原因，得到了能够满足测量要求的三种解决方法。确定了根据直达波提取情况，筛选出频带内各频率点能够获得最佳直达波提取效果的测试点，通过测试位置与测试频率有效匹配的方法，完成发射响应曲线的测试，是一种较经济的可行方案。 此方法克服了脉冲技术无法去除的同频反射声干扰的影响，使得有效测试频率下限降低至400Hz，约为脉冲测试技术低频下限的1/10以下，即向下拓展了3个倍频程以上，提升了水声测试水池的测量能力。此方法使得同样的空间尺度可以测量到更低的频率范围，降低了实验设施的建设投资，一定程度上避免了进行湖试的高昂花费，使得测量的经济性得到提高。此方法还可用于其它介质中的测量，经过对测量装置进行改进，还可以进行接收灵敏度和指向性的测量，使得测量的适用性变得更加宽广。 上述有限区域介质中发射换能器的低频测量方法，解决了在低频段测量“能与不能”的问题，为了能够快速高效的完成测量，还要解决“快与不快”的问题，这就依赖于宽频技术的应用。 宽频噪声技术从频域分析的角度，利用宽频噪声脉冲，实现宽频范围内一次测量就可获得频段内的频响曲线，大大缩短了测量时间。利用现代信号处理技术和数字化硬件系统实现快速测量，是对脉冲比较法扫频测量技术的一个重要补充。对于高Q值水声换能器的测量，避免信号瞬态效应的影响，采用宽频噪声技术更有优势。本文还对不同采样频率条件下的测量结果进行了比较，结果表明宽频噪声比较法采用脉冲序列内多个脉冲处理结果累加取平均的方法，可以降低对采样频率的要求，或者在设备最高采样频率一定的条件下可以实现更高频率范围的测试。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-05-07 |
| 页码 | 124 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ioa.ac.cn/handle/311008/445]  |
| 专题 | 声学研究所_声学所博硕士学位论文_1981-2009博硕士学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 吴本玉. 低频换能器水池测试新技术研究[D]. 声学研究所. 中国科学院声学研究所. 2009. |
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