水声吸声材料与吸声结构研究进展

低频探测技术的发展对水下航行器的隐身性能提出了新的挑战。为了提高水下航行器的生存能力,通常会在其表面敷设水声吸声材料以吸收声纳发出的探测声波。本文综述了水声吸声材料及吸声结构的研究进展,介绍了基体材料改性、不同吸声结构对吸声性能的影响以及声学超材料在水声吸声领域中的应用,并总结了吸声材料和吸声结构中存在的问题与不足。     

吸声材料的研究现状与展望

文章阐述了吸声材料的吸声机理、吸声材料的分类、性能特点及影响其吸声性能的因素,介绍了吸声材料的研究及应用现状,并根据吸声材料的吸声机理,分析和讨论了提高吸声材料吸声性能应采取的措施,最后对吸声材料的发展做了展望。     

无机多孔吸声材料的研究与发展

本文根据多孔材料的吸声原理,重点介绍了无机类多孔吸声材料的研究现状。针对目前研究中存在的防水性能差,低频吸声系数低等问题进行了分析,并提出了相应的解决方案。介绍了孔隙率、密度、材料厚度等因素对材料吸声性能的影响,并展望了吸声材料的未来发展方向。     

空间吸声体吸声性能的研究

本文研究并实验了目前常用的四种装饰材料对吸声体吸声性能的影响，在同等表面积、等量相同的吸声材料、空腔体积依次增大、侧面边数增多的条件下，不同形状吸声体的吸声特性，以及吸声体底面面积，空腔体积和吸声系数的关系；研究并实验了声源是否固定，传声器带不带防风罩对测试结果的影响。     

阻抗复合吸声结构的理论与声学特性研究

研究了由穿孔板、吸声材料及空腔构成的阻抗复合吸声结构理论,建立了其吸声性能预测模型,在实验验证理论正确性的基础上,分析了吸声结构参数与吸声性能的关系,从而为噪声控制中吸声结构的优化设计提供了依据     

硅藻泥-草梗复合吸声材料的测试研究

以硅藻泥、草梗、氧化镁为主要原料,加入一定的辅助材料,研制出一种新型复合多孔吸声材料.分析材料的吸声原理及基本特性,采用驻波管法在200~2 000Hz频段范围内测试材料的吸声性能.结果表明,材料的吸声性能受草梗掺量、尺寸、材料的密度和厚度以及背部空腔尺寸的影响,与一般常用吸声材料的吸声系数进行比较,综合吸声性能优良.     

阻抗复合吸声结构的理论与声学特性研究

研究了由穿孔板,吸声材料及空腔构成的阻抗复合吸声结构理论,建立了其吸声性能预测模型,在实验验证理论正确性的基础上,分析了吸声结构参数与吸声性能的关系,从而为噪声控制中吸声结构的优化设计提供了依据。     

阻抗复合吸声结构的理论与声学特性研究

研究了由穿孔板,吸声材料及空腔构成的阻抗复合吸声结构理论,建立了其吸声性能预测模型,在实验验证理论正确性的基础上,分析了吸声结构参数与吸声性能的关系,从而为噪声控制中吸声结构的优化设计提供了依据。     

多孔纤维吸声材料填充蜂窝结构的声学性能

本文理论研究了多孔纤维吸声材料填充矩形蜂窝结构的声学特性.假设周期蜂窝结构将多孔纤维吸声材料划分为独立周期子空间,理论建模中选取单个蜂窝胞元进行分析.蜂窝结构内部的多孔纤维吸声材料采用等效流体模型进行模拟,斜入射的声波在各个子空间呈驻波分布,由声场的声压和速度可积分得到通过蜂窝结构入射平面和透射平面的能量流,从而得到多孔纤维吸声材料填充蜂窝结构的吸声及传声损失性能.与单一多孔纤维材料声学性能的对比发现,多孔纤维吸声材料填充蜂窝结构的吸声性能得到了有效提高.基于理论模型,进一步分析了结构参数对多孔纤维吸声材料填充蜂窝结构吸声/传声损失性能的影响.     

前向离心风机吸声蜗壳降噪的试验研究

采用在蜗板外衬贴吸声材料,并在吸声材料与外层隔板之间设置空腔的方法对某前向离心风机进行了蜗壳吸声降噪的试验测量,分析了不同转速、不同的吸声材料厚度和空腔厚度对吸声蜗壳降噪效果的影响.此外,还进行了吸声蜗壳与倾斜蜗舌2种降噪措施的叠加降噪试验.试验结果表明:与原风机相比,在整个运行工况范围内,使用吸声蜗壳后,风机的气动性能都略有下降;增加吸声材料与空腔厚度有利于提高吸声蜗壳的降噪效果,但吸声材料厚度和空腔厚度过大时对降噪效果的提高并不明显;在流量较小的工况下,吸声蜗壳的降噪效果相对较好,同时使用吸声蜗壳与倾斜蜗舌2种降噪措施可以取得一定的叠加降噪效果.     

羊毛吸声材料声学性能分析

通过对羊毛吸声材料的吸声系数与声衰减能力的测试,发现其吸声性能优良.羊毛吸声材料的吸声系数和声衰减能力随着频率的增大而逐渐增强,羊毛毡的厚度越厚,吸声系数和声衰减能力越大.在羊毛毡表面覆有铝箔,不仅方便使用和运输,而且可以明显地提高其吸声的能力.厚度为20 mm的羊毛毡就可以降低约20 dB的噪声.     

聚丙烯纤维对吸声性能的影响及其神经网络模拟

以膨胀水泥、轻质陶粒、粉煤灰等为主要原料,掺加聚丙烯纤维,采用混凝土成型法成型,制备一种可适用于地铁特定环境下的环保型吸声材料.通过试验分析了聚丙烯纤维的长度、掺入量对材料吸声性能的影响.结果表明,掺入聚丙烯纤维能显著提高材料的吸声性能,尤其是高频吸声性能.利用Matlab自行设计了BP神经网络预测系统,以所用的聚丙烯纤维的长度、掺入量、测试频率和实测的吸声系数来训练网络,建立材料体系输入-输出模式的非线性映射关系,并对已有试验数据进行预测,达到了满意的精度.     

立体声电影院的吸声装置

立体声电影院的音质设计,不仅应满足最佳混响时间T60的要求,而且要达到ISO2969的评价标准。市场上通用的吸声材料常为多孔型和空腔共振型,多孔型吸收峰值在高频段,空腔共振型吸收中低段,各频率吸声系数在0.6以下。因此,选择市场上通用的吸声材料,立体声电影院的音质设计是不可能达标的。文章将上述理论与实践相结合,设计了吸声装置,找到了立体声电影院的音质设计中达标困难的原因。     

水下航行器组合导航定位系统设计研究

为解决航行器编队水下航行时的导航定位问题,针对主航行器设计了单体导航定位系统,对于编队中的从航行器,应用水声定位及通信传输模块进行绝对定位,以此完成整体编队导航定位,并给出了整体设计思想和软件流程.通过实验数据对导航精度进行分析,比较了简易DR算法和卡尔曼滤波算法,论证了方案的可行性、可靠性和导航的精确性.     

微穿孔板-三聚氰胺吸音海绵-空腔复合结构声学性能优化设计

基于Johnson-Champoux-Allard（JCA）模型和微穿孔板理论,利用传递矩阵法建立了三聚氰胺吸音海绵不同填充方式形成的复合结构的吸声系数理论模型,并比较了其吸声性能：与单层微穿孔板结构a相比,微穿孔板-吸音海绵复合结构b和微穿孔板-吸音海绵-空腔复合结构c的吸声性能均有较大提升,微穿孔板-空腔-吸音海绵复合结构d的提升效果次之。分析了几何参数对复合结构b的吸声性能的影响,得出：微穿孔板的孔径越小,复合结构在中高频段的吸声效果越好;厚度越大,复合结构在高频段的吸声性能越低;穿孔率越大,复合结构在低频段的吸声性能越低;吸音海绵厚度的增加在总体上有利于提高复合结构的吸声效果。基于粒子群算法对复合结构b和c的吸声性能进行了优化,结果表明：与优化前的复合结构b相比,优化后的复合结构c的平均吸声系数从0.565 4提升至0.751 9;与优化后的复合结构b相比,其吸声性能几乎不变,但吸声材料厚度减少了30%,在保持良好吸声性能的同时实现了轻量化。     

按可压缩流体计算结构响应对声辐射的影响

将流体分别视为不可压缩和可压缩两种情况建立了流固耦合方程，探讨了按可压缩流体计算水下结构振动响应对声辐射的影响．结果表明：流体可压缩性与流体边界条件、结构刚度和结构阻尼有关；在计算水下结构声辐射时，结构振动响应应当按可压缩流体计算．     

基于人工梯度结构的声传输特性分析

为了使声波产生不同于传统天然声学材料的反常传输特性,使其在声通信、声探测及声波低损耗定向传输等方面提供新思路,采用COMSOL有限元方法模拟了声波在局域共振型人工梯度结构中的传播特性。仿真结果表明:在波平面经过一系列的低传输后,所设计模型吸收了大多数的入射声波,与此同时,在模型的另一侧,声波重新在出射声波处汇聚出了一个全新的焦点。此外,越接近共振频率,声波的传输特性便相对越好,由于人工声学结构具有设计灵活性及可调控性,因此在实际应用中可以根据具体情况进行结构的设计,使其满足传输声波信号所需的共振频率,以此提高声波传输效率,为实际水下声源探测、声波通信等提供新思路。     

基于ARM的水下目标定位系统的通信模拟系统设计

水下目标定位系统被广泛应用于水下目标的定位和跟踪、水声对抗等水声领域,其系统主要由水声浮标阵、中继站和基站等构成,浮标与基站的通信通过无线网桥进行传输。为了提高该系统的通信可靠性和智能性,采用ARM板作为中继站和通信服务器,以一台电脑作为基站的显控机,一台电脑模拟浮标,设计了一种水下目标定位系统通信模拟系统,其中ARM板搭载LINUX嵌入式系统。该模拟系统可以实现基站和浮标之间的中继通信,完成从基站显控端发送各种命令和参数到ARM板,ARM板进行中继转发给浮标,浮标收到命令后进行响应,并回传相关数据至基站显控端的功能。     

两种声衬阻抗提取方法的对比

航空发动机短舱声衬是发动机最重要的降噪装置,为建立精确的、关联声衬结构和声学性能的阻抗模型,需要精细化分析声衬声阻抗提取技术。本文对比分析了2种声衬阻抗提取技术——当地阻抗提取方法和直接提取方法——的差异。应用了同一个流管声学试验平台、制造偏差可控的声衬试验件,并进一步通过阻抗测量的重复性试验,保证了两种阻抗提取方法对比的基础。应用两种阻抗测量方法分别提取了单自由度声衬和双自由度声衬的声阻抗。结果表明：2种阻抗提取方法测量结果在中、高频段内相互吻合,在低频范围内存在显著差异。对比分析可见：相比于直接提取方法,当地阻抗提取方法适用的频率范围更宽,能够反应声衬的局域声阻抗特性,对声衬的尺度限制小,但需要破换声衬的物理结构,且适用于传统声衬结构;相比于当地阻抗提取方法,直接提取方法测量了声衬的整体阻抗特性,在中、高频段内能够获得精确的阻抗结果,不需要破换声衬的物理结构,而使用于更为广泛的板型吸声材料。     

多功能水声信号发生及数据采集显控系统设计

 针对水声信号复杂多变和数据采集卡价格昂贵等问题,提出基于声卡采集及虚拟仪器技术的多功能水声信号发生和数据采集显示控制系统设计方法,并以LabVIEW为设计平台,利用声卡及NI-DAQ设备实现对多功能水声信号的控制、发射、显示和对音频信号的采集、显示.系统不仅能够作为虚拟信号源产生所需信号用于水声发射机,而且能够利用声卡采集测量模拟音频信号并实时显示.将系统产生发射信号作用于水声功率放大器,结合实际应用验证,表明该系统能够有效实现对所需实际信号的发生与控制.本研究设计的控制输出及采集输入模块集成度高,通用性强,且减小了硬件开销,界面友好、价格低廉、操作简便,便于推广应用.