振动和声压激励对水听器特性影响及改进措施

论文摘要

水听器要求具有低加速度灵敏度和高声压灵敏度,论文作者对水听器的特性开展了研究,内容主要包括两个方面:1.机械振动对于光纤水听器的加速度灵敏度特性的影响。通过建立有限元模型,模拟水听器在激振器上环境振动试验,对水听器与不同支架、不同装配高度、不同装配角度等工况进行了固有特性和频率响应分析,给出了振动环境试验条件下水听器的主要特性评价,并为振动试验提出了试验方案建议。2.结构参数对水听器声压灵敏度的影响。建立水听器感受声压工况的力学模型,通过改变弹性体长度、光纤缠绕层数、弹性体直径以及水听器探头部件的材料属性,研究水听器探头的结构参数对于其声压灵敏度的影响,给出性能的评价。同时,根据仿真试验结果,给出了关于水听器结构优化建议,以提升其性能。论文共分五章。第一章引言介绍了水听器性能研究的相关背景和国内外研究现状,并概述了作者研究的基本思路。第二章介绍了水听器有限元模型的建立以及光纤层部分的等效化处理。第三章详细叙述了振动环境试验下水听器的加速度响应。第四章细致介绍了结构参数对水听器声压灵敏度的影响。第五章根据前面的分析结果,给出了试验方案与结构优化建议,以提高水听器的信噪比。论文的创新点和研究进展可以归结为:◆将水听器的光学特性与力学量紧密地联系起来,以有限元方法研究水听器的机械响应和声压探测性能。◆通过虚拟试验方法,将复杂的光纤层结构等效成均匀的正交各向异性材料,在误差较小的情况下不仅使有限元建模更加便捷,而且大大减小了计算量。◆在通用有限元软件的框架下,实施了水听器虚拟振动环境试验和声压探测工况的全过程,并给出了优化建议,对设计水听器具有重要的指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 光纤水听器的原理及应用
• 1.1.1 光纤
• 1.1.2 光纤水听器
• 1.1.3 光纤水听器的分类
• 1.1.4 光纤水听器的应用
• 1.1.5 光纤水听器的研究现状
• 1.2 光纤水听器性能及其力学分析
• 1.2.1 光纤水听器灵敏度与力学特性
• 1.2.2 有限元分析
• 1.3 作者的研究工作与论文主要内容
• 第二章 水听器有限元模型
• 2.1 水听器构造及有限元模型
• 2.1.1 水听器构造
• 2.1.2 水听器有限元模型
• 2.2 振动环境试验的水听器模型
• 2.2.1 振动环境试验介绍
• 2.2.2 支架与光纤水听器的装配
• 2.3 光纤层细观结构的等效化处理光纤层均质化
• 2.3.1 光纤层等效化处理的意义
• 2.3.2 光纤层等效化处理的目标参数
• 2.3.3 光纤层试验件模型
• 2.3.4 光纤层等效化虚拟试验方法
• 2.3.5 均质化材料参数的标定结果
• 第三章 机械振动特性对水听器性能的影响
• 3.1 水听器性能指标及机械振动特性
• 3.1.1 振动环境试验的仿真
• 3.1.2 水听器性能指标
• 3.2 不同支架对水听器性能的影响
• 3.2.1 固有特性分析
• 3.2.2 水听器总成固有振型
• 3.2.3 频率响应分析
• 3.3 装配高度对水听器性能的影响
• 3.3.1 固有特性分析
• 3.3.2 频率响应分析
• 3.4 装配角度对水听器性能的影响
• 3.4.1 五种装配角度的固有特性分析
• 3.4.2 YC04101ZD水听器在不同装配角度下的频率响应
• 3.5 填充物与光纤余长对水听器性能的影响
• 3.5.1 三种装配高度说明
• 3.5.2 固有特性分析
• 3.5.3 频率响应分析
• 3.5.4 余长影响分析
• 3.5.5 结果讨论
• 3.6 振动环境试验条件下水听器的主要特性评价结论
• 第四章 结构参数对水听器光学性能的影响
• 4.1 水听器感受声压工况的模型建立
• 4.1.1 水听器探头部分感受声压工况分析
• 4.1.2 水听器探头部分有限元模型
• 4.2 结构参数对水听器灵敏度的影响
• 4.2.1 弹性体长度对水听器灵敏度的影响
• 4.2.2 弹性体直径对水听器灵敏度的影响
• 4.2.3 光纤层数对水听器灵敏度的影响
• 4.2.4 材料参数对水听器灵敏度的影响
• 4.3 水听器主要结构参数对其性能的评价
• 第五章 研究工作总结和设计建议
• 5.1 水听器振动和声压性能研究的主要结论
• 5.2 水听器试验方案与结构优化建议
• 5.2.1 振动环境试验建议
• 5.2.2 结构优化建议
• 5.3 研究工作展望
• 参考文献
• 致谢