10-100Hz矢量水听器研制及其测试方法研究

论文摘要

矢量水听器能够同时测量水下声场中某点的声压和质点振速,从而完整的描述声场信息。随着远距离探测和低噪声测量需求的出现,矢量水听器向低频段的发展成为一种趋势。动圈式振速传感器在低频段的优势为矢量水听器向低频段的发展提供了有价值的参考。加速度计式矢量水听器的灵敏度随着频率的降低而降低,而振速式矢量水听器在其工作频带内保持灵敏度不变。所以,在低频段拥有相对较高的灵敏度是动圈式振速矢量水听器的优势所在。本论文研制的低频矢量水听器就是用动圈式振速传感器作为内部振子将矢量水听器的工作频带下限扩展到10Hz。在实验室内对低频矢量水听器测量存在很大的困难,特别是在10～100Hz范围内。理论研究表明:利用驻波管测试系统可以完成矢量水听器的测量。实验表明:压电式发射换能器在驻波管内辐射的声场在100Hz以下信噪比太低,无法对低频矢量水听器进行测量。本论文利用薄板作为发射器的辐射面设计的低频发射器可以提高驻波管内10～100Hz频带的信噪比,进而实现在驻波管中对低频矢量水听器的测量。利用ANSYS软件对设计的发射器在驻波管内形成的声场进行仿真,并和理论结果进行比较。在驻波管内对声场进行校验,测出平面声压起伏数据和轴向声压变化数据,绘出平面声压起伏图和轴向声压变化曲线,并和仿真结果进行比较,测量结果在误差允许范围内,驻波管内声场满足驻波管法测试的声场要求,可以在此驻波管内对10～100Hz的矢量水听器进行测量。在驻波管内对几只低频矢量水听器进行测量,来验证此声场适宜测量10～100Hz的低频矢量水听器。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 矢量水听器简介
• 1.2.1 矢量水听器发展简史
• 1.2.2 矢量水听器在实际应用中的优越性
• 1.2.3 矢量水听器的国内外发展现状
• 1.3 矢量水听器校准技术简介
• 1.3.1 国外矢量水听器校准技术的发展状况
• 1.3.2 国内矢量水听器校准技术的发展状况
• 1.4 本论文的主要内容
• 第2章 低频矢量水听器研制与校准方法研究
• 2.1 低频矢量水听器的研制
• 2.1.1 同振球型矢量水听器的工作原理
• 2.1.2 动圈式振速传感器的工作原理
• 2.1.3 矢量水听器的设计与制作
• 2.2 矢量水听器10～100Hz测试方法基本理论
• 2.2.1 驻波管声场基本理论
• 2.2.2 发射换能器基本理论
• 2.3 本章小结
• 第3章 驻波管声场仿真
• 3.1 声学流体理论基础
• 3.1.1 声学波动方程的离散化
• 3.1.2 声学流体矩阵基础
• 3.1.3 流体结构耦合
• 3.2 驻波管声场的ANSYS仿真
• 3.2.1 驻波管的模态分析
• 3.2.2 ANSYS用在驻波管的谐波响应分析
• 3.3 ANSYS用在驻波管的耦合场分析
• 3.3.1 声学问题的建模
• 3.3.2 驻波管内的声场仿真
• 3.4 本章小结
• 第4章 发射换能器的设计与制作
• 4.1 薄板辐射面的设计
• 4.2 发射器外壳的设计
• 4.3 打压系统设计
• 4.4 振动台的选定
• 4.5 隔振系统设计
• 4.6 发射换能器的装配
• 4.7 本章小结
• 第5章 驻波管声场校验及矢量水听器性能测试
• 5.1 驻波管声场校验
• 5.2 驻波管内矢量水听器性能测试结果
• 5.3 消声水池内测量动圈式矢量水听器
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢