环状活塞声源辐射声场指向性研究

利用瑞利积分,计算了环状活塞声源辐射声场的远场声压分布和指向性函数,分析了影响辐射声源指向性的几个因素.结果表明,当环状活塞的尺寸一定时,辐射频率增大,辐射声场指向性增强;辐射频率和环宽一定时,随活塞内径增大,辐射声场指向性增强;辐射频率和内径一定时,随活塞外径增大,辐射声场指向性仍增强;辐射频率和外径一定时,随活塞内径增大,辐射声场指向性增强.这表明辐射声场的指向性与环宽无必然因果关系.     

矩形板条纹振动模式指向性计算

从矩形薄板的振动特性出发,提出了一种改进的弯曲振动矩形板.因该板在自由边界下无解析解,作者应用有限元法,将自由边界弯曲振动辐射面进行离散、提取模态参数并进行处理.结合瑞利积分编制程序,求出了自由边界矩形板条纹振动模式的辐射声压及指向性,并与改进前的矩形薄板的指向性做了对比.结果表明,改进后的矩形薄板轴线方向上的指向性比改进前的明显尖锐.这对矩形板作为弯曲振动辐射源的应用提供了一定的依据.     

基于有限元方法求解薄方板弯曲振动辐射声场的指向性

在有限元模态分析的基础上，通过计算离散偶极子声源辐射声场的惠更斯第二积分公式，得到了无障板的、边界自由方板高频辐射声场的指向性．通过与用瑞利积分公式计算结果对比，证明了惠更斯第二积分和瑞利积分公式在计算无障板平面辐射器偏离法线小角度范围内的高额辐射声场时是等效的。     

纵振激振面积对条纹振动矩形板声场指向性的影响

在大功率超声应用中,纵振激振换能器与阶梯板间有一定接触面积,导致振动节线与凸台边缘不重合。利用数值计算和有限元分析相结合的方法,研究了(8,0)条纹振动模式下激振源面积大小对矩形板声场指向性的影响。结果表明,对尺寸为180mm×120mm×5mm(长×宽×厚)的矩形薄板,随着激振源半径增大,条纹振动节线逐渐弯曲,(8,0)模态共振频率增大,指向性尖锐程度减小。当观察平面垂直于矩形板表面时,沿y轴方向指向性更为尖锐。当半径增大到12 mm时,副瓣已明显出现,故对该矩形板,应选择激振源半径在8mm以内。     

正八边形活塞声源辐射声场的指向性研究

建立了正八边形活塞声源模型,求出了该声源的声压分布函数和指向性函数.利用Matlab对声源的指向性进行了三维和二维仿真,并与正四边形活塞声源指向性对比,得出了正八边形活塞声源辐射远声场的指向性特点.为正八边形活塞声源的应用和其他声源的指向性分析提供了一定的参考.     

矩形活塞声源辐射声场研究

研究了矩形活塞声源幅射声场的特性.利用瑞利积分,计算了矩形活塞声源幅射声场的声压分布,画出了声压分布图,并分析了辐射声场的指向特性.结果表明,随着活塞尺寸的增加,声场指向性将变得尖锐.这一结论为进一步研究平面型声聚焦阵提供了理论基础.根据惠更斯原理,推出了由m个矩形活塞构成的相位阵的三维声压分布,并指出了辐射声场的指向性.     

厚圆盘基频振动声场指向性

 指向性是描述声场特性的一个重要指标.因中厚盘弯曲振动的解析解难以得到,数值计算了3种边界条件下弯振厚圆盘基频振动下的辐射声场指向性.计算结果表明,对几何尺寸相同的厚圆盘,在基频振动模式下,固定边界下弯振厚圆盘辐射声场指向性最尖锐,简支居中,自由边界盘的辐射声场只有旁瓣,没有主瓣,指向性不好.与线度相同的薄圆盘相比,厚圆盘的指向性更加尖锐.     

弯曲振动阶梯形圆板辐射声场研究

推导了弯曲振动阶梯形圆板一阶振动的辐射声压及指向性表达式,模拟出自由边界条件下阶梯形圆板轴对称弯曲振动辐射声压的指向性图,并与薄圆板、改进的弯曲振动板和实验测量的阶梯形圆板声场指向性图作了对比.结果表明,阶梯形圆板声场的指向性比薄圆板有很大改善,比改进的弯曲振动板声场指向性更尖锐,理论获得的指向性图与Gallego通过实验测量的指向性图符合很好.这为设计和利用这类弯曲振动板辐射器提供了一定依据.     

径向裂纹圆板的振动与辐射声场

在将裂纹板挠度表示为正交多项式之和的基础上,利用瑞利 里兹方法,求解了周界固定径向裂纹板的低阶振动模态频率及挠度;进而利用瑞利积分,求解了裂纹圆板自由振动辐射声场的轴向声压分布及距板心50cm球面上声场的指向性,并与完整板的辐射声场作了对比.用撞击法测定了裂纹圆板辐射声场的频谱,结果与理论值及有限元法求得的结果基本符合.     

典型活塞换能器声场分布及其指向性

为了比较分析形状各异的声源声场分布及指向特性,利用瑞利积分和加法定理,计算出5种典型活塞声源辐射声场的远场声压分布和指向性函数,分析了辐射频率和几何尺寸对指向性的影响,并采用MATLAB进行二维及三维的仿真模拟。结果表明,方形(环)活塞的指向性要好于等面积的圆形(环)活塞的指向性;在活塞尺寸不变的情况下,频率增大,所有形状活塞换能器指向性均增强;当频率和外径不变时,内径尺寸对环形活塞指向性影响较小;当频率和内径不变时,外径越大,环形活塞指向性越好。     

弧向裂纹圆板的振动与辐射声场

目的探究弧向裂纹对薄圆板声振特性的影响规律。方法用瑞利-里兹方法求解弧向裂纹对周界固定薄圆板振动特性的影响。在有限元模态分析的基础上,导出数据,利用离散瑞利积分,求解人工裂纹圆板前五阶模态辐射声场在距离板中心0.5 m的球面上的声场指向性,探究裂纹对辐射声场的影响规律。结果弧向裂纹位于a/2附近时,周界固定裂纹圆板的振动基频随裂纹长度的增加而降低;得到了裂纹圆板低阶模态辐射声场指向性。结论可用于裂纹圆板声振特性研究。     

板壳结构振动与其周围辐射声场关系的研究

本文以脉动半球声源为基本物理模型,推导了由振动量计算振动点的界面噪声的理论公式。并采用参考文献[5]所推导的公式来计算空间任一点处的声压级,从而系统地建立了板壳结构振动与其周围辐射声场关系的一套数学模型和计算的方法步骤。最后以奔野—25变速箱的某一侧壁面为研究对象,分别采用一套测振系统和测声系统进行了对比试验。并由JEF—16AN实时信号分析仪和PC—1500袖珍计算机进行数据处理,结果表明,和实测值相比,振动量计算得的噪声值误差在2dB以内。     

水中薄板振动和辐射声场特性

为了探究裂纹薄板在水中的振动和辐射特征,提出了一种置于无限大障板上的裂纹薄板水中振动频率以及辐射效率的简便计算方法。在假定薄板小振幅振动、水中模态挠度近似为真空模态挠度的条件下,利用瑞利积分得到了因流体压而引起的附加质量密度;进而应用瑞利方法得到了薄板水中振动频率与真空中振动频率、量纲一附加虚质量增量之间的关系;在真空中模态的有限元方法计算所得数据以及采用适当方法处理奇点积分的基础上,应用离散积分计算了量纲一附加虚质量增量的值;从真空中模态特征频率出发用迭代法计算,直到水中频率收敛为止,得到水中薄板的特征频率,并计算了薄板的模态辐射效率。     

阶梯型圆盘的指向性及相关因素研究

针对自由边界条件的阶梯圆盘,以带有一个上凸的阶梯为例,将盘面视为中心盘面和圆环面两部分组成,利用瑞利积分、声场迭加的方法,对阶梯盘的指向性进行计算,计算结果与Gallego测试的结果相吻合.进一步分析了阶梯盘指向性与材料、基底厚度等之间的关系.结果表明:指向性与阶梯盘材料关系并不显著;在相同谐振频率下,随着阶梯盘基底厚度的增加,主瓣的指向性将越尖锐,同时副瓣也变得窄细、尖锐.     

基于模态控制法的平板扬声器指向性控制算法研究

平板扬声器使用激励器驱动薄板产生弯曲振动从而辐射声波,已在手机、电视机等设备中得到应用.模态控制法在平板扬声器的振动控制领域已有较为深入的研究,但尚未发现将其应用于平板扬声器指向性控制的研究先例.结合屏幕发声技术与空间声重放理论,创新性引入模态控制法实现平板扬声器指向性声场控制,首次推导出从动圈式激励器驱动电压到平板扬声器模态激励的频域传递函数公式.结合数值仿真,采用模态控制法对平板扬声器声辐射特性进行指向性控制.结果表明,使用模态控制法控制波束主瓣轴向和覆盖角的效果显著,指向性控制是实现定向发声的关键.     

矩形平板的自然频率计算

本文从电场积分方程出发，提出一个新的积分方程式，用矩量法计算矩形平板的自然频率，并讨论自然频率在复平面上的位置随平板几何参数的变化情况。     

环状活塞换能器辐射声场研究

研究了环状活塞声源辐射声场的特性.利用瑞利积分,计算出了环状活塞声源辐射声场的远场声压分布,画出了声压分布图,并分析了辐射声场的指向特性.结果表明,环带较窄时,旁瓣较大,主瓣较窄;环带较宽时,旁瓣较小,主瓣较宽.讨论了近场情况下轴上的声压分布,为进一步研究同心圆环聚焦阵提供了理论依据.根据惠更斯原理,推出了由m个同心圆环构成的相控阵的三维声压分布,并利用计算机做出了模拟图.     

液体光击穿激发的辐射声场

运用声学基本理论，对流体中光击穿时激发声场的声压规律和指向特性进行了理论和实验研究．结果表明，当观测点与光击穿区的距离ｒ远大于柱体长度时，垂直于光传播方向的声压幅值与ｒ成反比，与光击穿长度成正比，声脉冲信号的声压幅值最大；自来水和生理盐水沿光传播方向及其夹角θ≈２９．８°时，声脉冲信号幅值最小．     

改进的弯曲振动板辐射声场研究

从薄圆板振动特性出发,提出了一种改进的弯曲振动板.利用瑞利积分,求出板作一阶振动时辐射声压及指向性表达式,绘出自由边界条件下弯曲振动板轴对称弯曲振动辐射声压的远场指向性图,与薄圆板作一阶弯曲振动时的声场指向性图作了对比.结果表明,改进后的弯曲振动板轴向声压不为零,而且指向性比薄圆板更尖锐.这为此类板的理论设计及实际应用提供了一定的理论依据.