一种新型同振式矢量水听器的结构设计与性能研究

本文通过分析压电加速度计的幅频特性,设计一种中心位置固定安装的悬挂系统,给出对应的新型同振式矢量水听器的设计方案,并对其性能进行仿真分析.结果表明,中心固定式矢量水听器结构紧凑、安装方便,适合水下小尺寸平台的安装使用,在工作频带内可准确测量声场中声压与质点振速信息.     

一种新型同振式矢量水听器的结构设计与性能研究

本文通过分析压电加速度计的幅频特性,设计一种中心位置固定安装的悬挂系统,给出对应的新型同振式矢量水听器的设计方案,并对其性能进行仿真分析。结果表明,中心固定式矢量水听器结构紧凑、安装方便,适合水下小尺寸平台的安装使用,在工作频带内可准确测量声场中声压与质点振速信息。     

钹式换能器的共振特性研究

论文通过ATILA有限元软件建立了钹式换能器的二维轴对称模型,研究了2kHz～180kHz钹式换能器的共振频率随空腔顶部直径、空腔底部直径与空腔顶部直径之比、压电陶瓷片直径与空腔底部直径之差变化的规律,绘制出共振频率随各结构参数变化的曲线.结果表明,共振频率随着空腔顶部直径和空腔底部直径与空腔顶部直径之比的增大而减小,空腔顶部直径越大,共振频率变化范围越小,变化越不明显,共振频率随着压电陶瓷片直径与空腔底部直径之比的增大几乎呈线性变化关系,压电陶瓷片直径与空腔底部直径之差的变化对共振频率的影响不大,以上结论为设计不同共振频率的钹式换能器提供了理论依据.     

三维压差式矢量水听器定向性能分析

由于压差式矢量水听器是通过声压梯度来近似测量质点的振速,因此声场计算误差必将影响其定向精度.从理论上对三维压差式矢量水听器定向性能进行了分析,推导了由声场计算误差引入的目标俯仰角和方位角误差公式.此外,利用平均声强流定向算法,通过仿真详细分析了矢量水听器各阵元幅度和相位不一致、阵元间距、积分时间和信噪比等因素对目标定向精度的影响.仿真结果对三维压差式矢量水听器的制作及实际工程应用均有指导意义.     

浅水声传播损失的测定

水声试验场用于评估不同平台的辐射噪声。对于舰艇，尤其是航行在较浅水域的水面舰艇，需要了解在全频带有关的频率范围内，平台和接收水听器问的传播损失。传播损失用于将水听器处的声压级换算为平台基准位置的声源级。本文讨论了英防御评估研究局（DERA）近来定量研究英国波特兰浅水域传播损失的情况。其研究包括模型模拟，以评估传播损失对各种参数（例如声源深度）的敏感度，以及用校准声源直接测量。研究的目标是提供能精确估算平台辐射噪声级的传播损失，而且噪声级能与在英国更深的水域范围内测量的数据相比较。     

NEMS矢量水听器的海上实验研究

NEMS矢量水听器是可以接收来自水下二维空间声音信号的一种新型仿生结构。在室内研究的基础上进行海上实验,对单个NEMS矢量水听器采集的船辐射噪声进行处理。结果表明,单个NEMS矢量水听器能够在真实的海洋环境中对运动的目标进行航迹跟踪;利用CZT方法能够对海上运动目标进行特征线谱分析,提高了在局部频段内的分辨能力,频率分辨力可达0.32 Hz。     

浅海声场时空相关性及其衰减对声纳性能的影响

本文从理论上分析了接收信号的时空相关性，给出了浅海声信号时空相关系数的测量结果，从及信号时空相关性随目标距离、水听器间距、频带、信噪比的变化规律。相关性衰减与许多因素有关，但信噪比的影响最大。相关性衰减使声纳的基阵增益降低，使方位估计和距离估计的误差增大。文中也给出了计算实例。     

三维同振柱型矢量水听器的制作

作为水下信号探测的主要器件,水听器的好坏直接影响到探测器的接收性能.本文研究了一种三维矢量水听器,该水听器基于压阻加速度计设计,采用同振原理,可以测量水中声场的矢量信息.文中介绍了矢量水听器的结构以及表征参数,给出了三维同振柱型矢量水听器的设计过程,详细描述了该水听器的制作工艺,采用高频低衰减低渗水聚氨酯做为灌封的主要材料,该材料具有较高的透声系数.最后利用室内校准装置对研制的矢量水听器进行了测试,得出了该矢量水听器具有余弦"8"字指向性,并给出了三路信号的频响曲线.     

压差式矢量水听器定向系统

由于基于声压水听器的定向系统在小体积和低频段时定向精度很低,不能满足深弹要求,因此研究了基于压差式矢量水听器的水下目标被动声定向系统。该系统采用声压和振速联合处理的方法获得目标的方向,由压差式矢量水听器和DSP软硬件系统组成。在实验室,用模拟的信号和软硬件系统进行了试验研究,证明压差式矢量水听器在低频段和小尺寸条件下具有可靠的定向性能和2°的方位角定向精度。     

利用小波变换对MEMS矢量水听器信号处理

为解决对水上未知目标的定位估计,充分利用接收信号,提出一种基于小波变换与傅里叶变换相结合的信号处理方法。采用中北大学研制的十字梁结构的MEMS矢量水听器接收声源信号,通过后续电路把声压信号转换成电压信号。先进行窄带滤波,保存有用信号频带;然后选择合适的小波阈值及小波基对信号进行小波降噪处理,减少低频噪声干扰,提高输出信噪比,为后续的信号处理及水声定位提供便利;最后基于MUSIC算法,结合直方图法进行目标方位估计,仿真结果表明,这种方法将定位精度提高到3°。     

The receiving of chirp signals with frequency invariant beam response

1 Introduction1 The sensor array and the correlative signal processing methods have been adopted for the ability improvement of detection and orientation in modern sonar systems, and beamforming is a widely used tool in sensor array signal processing for …     

基于磁电复合材料的索力传感器制备及性能试验

针对斜拉桥工程结构高精度、高灵敏、高稳定性的检测要求,设计制备了一种多层磁电复合材料的新型索力传感器。在磁致伸缩材料尺寸最优条件下,运用环氧树脂、银导电胶粘结技术和涂胶厚度控制技术,使Terfenol-D合金与PMN-PT压电晶体、两个电极片与压电晶体均匀粘结固化,制备成层状磁电复合材料。采用漏磁场小、抗干扰好的磁回路结构设计,通过有限元方法获得复合材料驱动磁场和偏置磁场的工作范围。并在拉力试验机上进行了传感器动态性能试验。研究表明,新型索力传感器精度提高1%,响应时间最大减少50%,适合于复杂多变环境下斜拉桥索力的精确可靠检测。     

周期弹簧振子结构的局域共振带隙和布拉格带隙特征研究

设计一种周期单元由一个弹簧振子与多个吸振器并联而成的周期弹簧振子结构,该结构可以同时实现低频段的局域共振(LR)带隙和高频段的Bragg带隙。建立周期弹簧振子结构的动力学模型,推导波在周期单元中传播的特征方程,详细分析结构参数对振动带隙边界频率的影响,研究周期结构的振动衰减性能。研究结果表明,周期弹簧振子在低频和高频均具有振动带隙特征,可以应用于结构的减振设计。     

未知参数的舰船辐射噪声线谱Duffing振子检测方法

当被动声呐探测舰船目标时,舰船辐射噪声中的线谱成分是舰船分类识别及航行状态监测的特征参量,通常情况下线谱的频率及数量是未知的。针对现有未知频率的Duffing振子检测方法存在系统结构复杂,判别时间长,需要人为参与等问题,本文构造了变参数单一Duffing振子检测模型,并提出了变频频率切片小波变换的Duffing振子检测方法。该方法通过设置合理的频率灵敏度参数自动地调整系统内置策动力频率值,利用频率切片小波变换提升系统抗噪性能,结合Poincare映射特征函数的系统相态定量判决方法,变频搜索待测信号中的线谱分量。在实测数据的分析处理中,对不同观测时间内的数据进行检测,实现了线谱成分的检测跟踪与频率估计,并根据时间轨迹上的频率识别信息确定存在的稳定线谱成分。数据处理结果表明,该方法能够实现低信噪比下参数未知线谱的检测与频率估计。     

基于高频感应加热的船用钢板材弯曲成形

在船舶建造过程中,高频感应加热是实现船体板材高效高精度弯曲成形的重要方法。本文首先采用25KW新型高频感应加热设备,进行不同感应加热过程及工艺的实验,得到典型弯曲形式的船体外板（马鞍型和帆型）。同时,采用三坐标定位仪进行面外弯曲变形的测量和曲面重构,得到实验板材面外弯曲变形的分布和数值。通过热-弹-塑性有限元分析与弹性有限元分析两种方法,计算预测板材在高频感应加热作用下的面外弯曲变形;两种数值方法预测的板材面外弯曲变形趋势和数值与测量结果比较吻合,且在弹性有限元分析中,计算机资源消耗少,计算结果精度高。     

基于舰船振动信号激励下压电智能梁振动主动控制

为研究舰船结构振动主动控制有效方法,采用线性二次型独立模态空间控制法设计控制器,对舰船振动信号激励下压电智能梁的振动进行主动控制。基于Hamilton原理建立压电智能结构的有限元模型,并利用精细积分法计算前3阶模态的位移响应。编制了相应的计算机程序,对舰船振动信号激励下梁结构的振动进行主动控制数值仿真。由仿真结果可见,控制可以有效地实现,为舰船结构振动主动控制提供理论基础。     

引入导航信息与雷达互测机制的目标指令误差估计方法

中段接力制导作战是协同作战的一种具体协同模式。提出基于平台间雷达互测机制与导航信息的目标指令参数误差估计模型。根据平台间的雷达互测机制得到的平台量测和两平台惯导设备输出的自身定位信息,在发射平台的传感器局部坐标系中表示出目标和平台的位置坐标,实现多传感器数据位置对准,并对各平台的设备偏差进行估计和补偿,消除系统误差的影响,提高了各平台的传感器测量数据精度。     

中厚粘弹性阻尼芯层夹层板间的耦合损耗因子研究

耦合损耗因子是统计能量分析中表征结构子系统间耦合程度的一个重要参数.本文提供了一种由夹层板自由振动模态结果描述的夹层板耦合损耗因子计算方法,建立了芯板垂向可压缩变形(研究考虑芯层的横向正应变和正应力)的夹层板四节点有限元动力模型,用有限元方法求解得到夹层板的振动模态结果,继而代入文中计算方法求得两L型边耦合的粘弹性阻尼夹芯夹层板的耦合损耗因子.通过与商业软件AUTOSEA计算结果相比较并分析表明,文中计算方法是正确有效的,为快速准确地确定夹层板耦合损耗因子提供了一种新的思路.     

Min-norm spatial spectrum based on acoustic vector-sensor linear array

1 Introduction1 The Min-Norm(MN) algorithm was proposed by Kumaresan and Tufts[1] for estimating the DOA of targets applied at pressure sensor arrays. It has been proved that lower bias and higher resolution of DOA estimation using the MN algorithm is obt…