应用声学

APPLIED ACOUSTICS

  • 一种基于序贯估计的直达声区水面舰船被动测距方法

    张雪冬;牛海强;吴立新;

    该文利用基于射线的盲解卷积方法,从直达声区的水面舰船噪声中提取出船和锚系于海底的垂直接收阵之间的时域信道响应,并利用直达波在不同阵元相对于参考阵元的到达时间差,通过序贯方法,利用射线模型和声速剖面信息,对水面舰船距接收阵的距离进行了估计。通过处理海深约为580 m的2016年美国圣巴巴拉海峡的实验数据,对1.6~3.5 km直达声区范围内Anna Maersk商船与垂直阵之间的距离进行了估计,验证了测距方法的有效性,并将结果与系统测量值和几何方法的估计值进行了比较。由于该方法不需要对海底参数进行估计,所以在海底参数未知时要优于传统匹配场方法;在声速剖面存在跃层且海底为多层分布的复杂信道条件下,该方法仍能对距离进行有效估计,且与测量值的相对误差在6%以内,小于几何方法的估计误差,测距结果精度较高。

    2020年04期 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 651K]
    [下载次数:35 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:8 ]
  • 利用频域β-warping变换的浅海目标航向估计方法

    董阁;郭良浩;徐鹏;闫超;

    对于单一静止的观测平台,针对直航运动的目标,提出了一种利用频域β-warping变换的浅海目标航向估计方法。该方法利用频域β-warping变换从简正波互相关项中提取与目标距离呈线性关系的脉冲时延,进而估计距离特征量,并根据几何关系建立了目标航向、目标方位和距离特征量的数学模型,利用渐近无偏最小二乘方法对目标航向进行估计。数值仿真和实验数据处理结果表明:在浅海水平不变波导远场条件下,该方法可以对直航运动的目标进行可靠地航向估计,航向估计性能与观测时间内的平均方位变化率密切相关。

    2020年04期 1-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 930K]
    [下载次数:14 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:8 ]
  • 一种快速有效的正弦波信号频率估计方法

    温兵会;毛卫宁;

    针对I-Rife算法和Fang算法计算量增大、低信噪比时性能下降的问题,该文提出了一种快速有效的正弦信号频率精确估计方法,利用两点细化的频谱值估计频率偏移量,不需要判别频率修正方向,降低了算法复杂度和计算量;分析了频偏估计的偏差。仿真结果表明,该算法的整体性能优于I-Rife算法和改进的Fang算法,在保证性能的同时,提高了算法的稳定性和实用性。

    2020年04期 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 244K]
    [下载次数:97 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:6 ]
  • 基于模式能量比的海底声衰减系数反演

    刘婷;曾娟;刘彪;

    简正波的分离性能对简正波频散曲线、模式能量比等物理量的提取至关重要,这些物理量可以用来反演海底地声参数。该文分析了短时傅里叶变换和warping变换两种方法在简正波分离上的性能差异,并利用该两种方法提取模式能量比来反演海底声衰减系数。仿真实验和2018年冬季黄海验数据处理表明,warping变换在简正波分离上具有较大的优势,尤其是在近距离接收上。

    2020年04期 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 591K]
    [下载次数:39 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:8 ]
  • 近场聚焦逆波束形成的UUV平台噪声自适应抵消

    宁江波;李淑秋;李宇;叶青华;

    水下航行器平台自噪声会对舷侧阵产生干扰,从而影响其探测性能,该文针对平台尾部自噪声源的直达噪声和海面反射噪声,提出了基于近场聚焦逆波束形成的平台噪声自适应抵消方法。文中利用水下航行器平台设计参数、深度以及运动姿态信息对尾部自噪声传播到舷侧阵的路径建立几何模型,并分析了影响该路径的因素;通过该模型,平台尾部自噪声能够实时自适应地通过聚焦波束形成被估计出来,从而在舷侧阵的接收信号中实现干扰抵消。仿真结果与海试实验数据处理结果表明,该方法能够有效抑制尾部自噪声干扰,显著提高水下航行器探测弱目标的能力。

    2020年04期 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 613K]
    [下载次数:59 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:15 ]
  • 水下声学浮标南中国海海洋环境噪声实测分析

    韩梅;王超;孙芹东;王文龙;吕勇;

    海洋环境噪声是多种自然噪声和人为噪声的复杂组合,其谱级大小和频率组成是影响声呐系统探测性能的重要参数,鉴于海洋环境噪声时空域特性非常复杂,需要对海洋环境噪声进行长时间和大范围的观测才足以分析其特性。该文通过在多剖面水下浮标平台基础上集成声学测量系统,研制了一种具有海洋环境噪声监测能力的水下声学浮标平台,该浮标平台可多次上浮、下潜,具备原位坐底和定深漂流两种工作模式,能连续观测海洋环境噪声时长多达数月。利用2019年8月在南中国海海区组织的多台水下声学浮标试验某一天的数据,给出了20 Hz、63 Hz、100 Hz、200 Hz、400 Hz、800 Hz、1.6 kHz和3.15 kHz 8个频点中心处海洋环境噪声谱级随时间变化,讨论了附近航船噪声对其的干扰影响。试验表明,水下声学浮标可作为一种潜在的优势水下漂流移动平台,用于监测关注海域海洋环境噪声特性。

    2020年04期 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 512K]
    [下载次数:113 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:6 ]
  • 不同浓度的尾砂胶结充填体破坏过程声发射特性试验研究

    赵奎;谢文健;曾鹏;龚囱;卓毓龙;於鑫佳;杨泽元;刘周超;

    制备了3种不同质量浓度的充填体试件,进行了单轴压缩声发射试验,分析了不同浓度的充填体力学特性,重点研究了试件破坏过程中的声发射振铃计数、声发射累计撞击数与声发射累计能量的比值(r值)、主频及其相对高频信号激增响应系数特征。研究表明:随着浓度的增加,充填体的峰值强度与弹性模量呈增大趋势,充填体中出现的声发射累计振铃计数越多;r值先升高再持续减小到一个较低值,随着外载荷的增加,进入缓慢升高阶段,峰值前均保持在该阶段。充填体破裂前兆信息在声发射信号主频分布中呈现主频段增多现象,表现为由加载初期的1~2个主频段,在临界主破裂时增多到3~5个主频段;且随着浓度的增加,声发射信号主频频段分布越宽,声发射相对高频信号(160~180 kHz)的激增响应系数呈递减趋势。以上特征可为不同浓度的尾砂胶结充填体稳定性监测、预测提供依据。

    2020年04期 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 348K]
    [下载次数:84 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:6 ]
  • 椭球粒子声辐射力计算及分析

    王明升;欧阳杰;刘浩;崔自宪;

    针对水下椭球粒子,以声散射理论为基础,采用分波序列的方法,建立了椭球粒子声辐射力的理论计算模型。进而根据声辐射力计算公式,以刚性椭球粒子和液体椭球粒子为例,计算并分析不同Bessel波束作用下椭球粒子的轴向声辐射力函数特征。数值仿真计算结果表明,对于刚性椭球粒子,扁平椭球粒子相对于细长椭球粒子更有助于激发负声辐射力;对于液体椭球粒子,细长椭球粒子相对于扁平椭球粒子更加容易产生负声辐射力;对于不同介质的椭球粒子,不同的入射波束激发的负声辐射力的效果也存在明显的差异。该结果为复杂的尺寸和介质粒子声操控技术提供了理论的可行性。

    2020年04期 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 588K]
    [下载次数:39 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:8 ]
  • 超声换能器对线性调频信号脉冲压缩性能的影响分析

    王强;毛捷;廉国选;

    该文研究了不同编码带宽下超声换能器对编码信号脉冲压缩后信噪比与轴向分辨率的影响关系。将脉冲压缩后的时域峰值转化为频域积分的形式,得到考虑换能器影响的脉冲压缩信噪比公式。以线性调频信号为例,仿真与实验结果表明,编码激励相对于方波激励的信噪比增益随编码带宽的减小而增大,因为受换能器带宽限制,编码激励的轴向分辨率随编码带宽的增大先减小后趋于稳定。该研究为编码激励方法更有效地应用于超声检测的背景中提供了参考。

    2020年04期 1-5页 [查看摘要][在线阅读][下载 404K]
    [下载次数:69 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:10 ]
  • 利用激光多普勒测振仪的空气耦合超声声场测量

    吴樵;周雨轩;廉国选;王小民;

    针对空气耦合超声信号微弱、难以直接测量的问题,进行了空气耦合超声声场测量的实验研究。使用激光多普勒测振仪测量由声波引起的激光路径上的介质折射率变化,进而得到空气和固体材料内部的时域瞬态声压。通过直接测量空耦换能器的辐射声功率,给出对单个空耦换能器灵敏度的直接评价方法。用空耦换能器激励K9玻璃板的漏兰姆波,观测到空气中的直达波和反射波、固体板内和空气中的漏兰姆波,实现了空气和固体中微弱声波的非侵入式实验测量,为空耦换能器的特性评估和空耦检测系统的声场测量提供了实验方法。

    2020年04期 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 1203K]
    [下载次数:126 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:15 ]
  • 轴类超声检测的波束扩散成像

    张琪;胡斌;陈乐;原可义;

    大型轴类工件安装完成后通常只能从其端面进行检测,危害性的裂纹类缺陷不易检出。针对上述问题,该文提出了轴类对象基于波束扩散的端面网格化超声检测层析成像方法,搭建了轴类超声检测试验平台,在端面对其内部的平底孔缺陷进行检测,基于波束扩散设计叠加算法进行数据处理,然后根据结果重构出代表每个深度内部信息的伪彩色横截面图像,以方便快速识别内部缺陷位置和范围。与常规方法对比得出,基于波束扩散的叠加算法处理数据成像质量更佳,检测数据信号增益能够达到12 dB以上。

    2020年04期 1-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 1590K]
    [下载次数:32 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:5 ]
  • 基于周向SH0导波的管道轴向缺陷定量表征

    贾九红;刘天阳;刘学成;廖作雨;张显程;

    随着管道服役时间的增加,其损伤逐渐累积,最终导致泄漏或爆炸事故。引入导波在线监测管道损伤是确保其安全运行的重要保障。周向零阶水平剪切(CSH0)波具有不易频散、对管道轴向缺陷敏感等优秀特性,非常适用于管道轴向缺陷的定量表征。该文基于周向SH0导波在管道的传播特性,通过有限元模拟和试验对管道周向SH0模态导波与轴向缺陷的定量关系展开研究。结果表明:管道曲率半径越大,周向SH0模态的传播特性越接近板中SH0模态的传播特性;导波信号的反射系数和透射系数对轴向缺陷的长度和深度均呈现单调变化。依此建立了缺陷定量表征的关系云图,可用于评估缺陷尺寸。

    2020年04期 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 498K]
    [下载次数:49 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:6 ]
  • 10 kV交联聚乙烯电缆中超声波传播规律

    倪辉;吴旭涛;余海博;程养春;何宁辉;马波;马云龙;李日东;郑夏晖;邢琳;

    电缆局放会产生超声波,利用超声波可以进行局放定位和大小估计。为了研究电缆中局放超声波的传播规律,利用COMSOL建立了基于10 kV交联聚乙烯电力电缆本体的声压场仿真模型,探究了超声波在电缆中的扩散过程和电缆表面超声波峰峰值随传播距离的变化规律之间的关系,并在真实10 kV单相交联聚乙烯电缆上进行了超声波衰减实验,探究了真实电缆表面超声波峰峰值随传播距离的衰减规律。结果表明:电缆表面声波峰峰值随传播距离的衰减符合指数规律,衰减系数α=0.07 Np/mm (或0.62 d B/mm),并且是电缆内部声波的扩散过程导致了电缆表面声波峰峰值的严重衰减。据此,针对10 kV交联聚乙烯电缆,建议将局放超声传感器安装在距离局放易发位置100 mm以内,还提出了判断电缆中局放超声波扩散过程结束位置的方法,为确定其他类似型号电缆安装超声传感器的位置提供参考。

    2020年04期 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 653K]
    [下载次数:72 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:7 ]
  • 单颗金刚石切削无氧铜的声发射关联维特征

    吴海勇;

    声发射技术可以实现无氧铜切削加工特征的监测与评价。采用声发射技术监测单颗金刚石磨粒旋转切削无氧铜,利用G-P算法重构出声发射时域信号相空间,采用自相关函数法计算出相空间时间延迟参数,通过相空间双对数曲线的计算,得到不同切削工况下的关联维数。研究结果表明,进给速度和切削速度对声发射信号影响较不显著,切深与声发射信号振幅呈正效应关系;声发射信号双对数曲线呈现阶段性增加趋势,并逐渐收敛于饱和状态,关联维数随着嵌入维数的增加先快速下降后趋于平稳;金刚石切削无氧铜的声发射信号具有混沌运动变化特性,在较小嵌入维数时,关联维数与切深和切削速度呈现线性负效应关系,与进给速度呈现线性正效应关系。该研究为无氧铜的切削加工提供理论参考。

    2020年04期 1-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 881K]
    [下载次数:38 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:8 ]
  • 一种能量比调控的有源噪声控制算法

    肖梦迪;陈卫松;钱隆彦;吴慧;

    在前馈有源噪声控制系统中,建模信号与控制信号相互影响,建模信号的引入会导致系统降噪性能变差。为了减小建模信号的影响,提出一种基于能量比调控的次级通道在线建模有源噪声控制算法。利用控制过程与建模过程的误差能量比构造步长调控函数,分别调节控制过程与建模过程的步长值,从而减弱两者的相互影响。在次级通道建模过程中,对建模步长值采取分段调控的方法,并通过建模步长值的变化来调节建模信号,从而提升系统降噪性能。仿真结果表明,对于低频噪声信号的有源噪声控制,相比已有算法,提出的算法能获得较快的建模收敛速度和较高的降噪量。

    2020年04期 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 1762K]
    [下载次数:38 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:6 ]
  • 四阶带通箱的自回归滑动平均模型

    陈立;田兴;夏洁;沈勇;

    建立扬声器系统的离散时间模型是对其进行数字控制的基础。研究给出了使用LR-2理论优化的四阶带通箱的自回归滑动平均模型,推导其传递函数方程组,构建其时域差分迭代式,形成离散时间形式的表述,用以描述系统的瞬态行为。实验结果表明,与基于状态空间方程的差分求解方法相比,该文给出的自回归滑动平均模型更为稳定精确,对采样率的要求更低。该方法为实现对扬声器的前馈数字控制提供了参考。

    2020年04期 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 447K]
    [下载次数:45 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:4 ]
  • 不同声音偏好的游客声景观主观评价差异——以丽江大研古镇为例

    杨玲玲;张捷;徐一帆;陈雪;

    古镇作为集自然景观与人文景观一体的景区,具有丰富的声音类型。本研究以大研古镇为例,通过实地调研探究不同声音偏好的游客对古镇声景观的主观评价差异。基于游客的声音偏好,将游客分为偏爱自然声和偏爱人工声两大类。通过因子分析提取游客声景观主观评价的5个主因子:大小、音质、效价、偏好和唤醒。进一步分析发现,这5个因子具有一定的层级性,其中从大小到唤醒代表声景观评价从声音的物理属性向声音的联想评价逐级提升。其中在低层级评价(大小、音质)中,偏好自然声的游客和偏好人工声的游客无显著差异,低层级评价具有稳定性;而在高层级评价(效价、偏好、唤醒)中,偏好人工声的游客更关注古镇声景观的淳朴性和遗产性。因此,游客对声景观的主观评价可视为一种指标,判断景区声景所处的评价阶段,从而为景区声景观改善提供更有针对性的建议。

    2020年04期 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 481K]
    [下载次数:191 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:5 ]
  • 调节水床效应的双梯度有源噪声控制自适应算法

    吴礼福;陈晶晶;郭业才;

    为了使自适应反馈有源噪声控制系统能够兼顾水床效应,通过约束次级信号的能量以调节噪声放大,设计了一种双梯度算法。当次级信号满足约束,算法沿着最小化误差信号能量的梯度方向迭代,反之,则沿着最小化次级信号能量的方向迭代。在有源降噪耳机实例中的对比结果表明,该算法能调节噪声放大并保持较大的降噪带宽,且运算量没有显著增加。

    2020年04期 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 381K]
    [下载次数:50 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:5 ]
  • 干式变压器有限元仿真模型的电磁和振动分析

    陆昕;周雄;钱帅伟;潘笑;

    干式变压器在运行时存在着振动和噪声的问题,为了对干式变压器振动的规律与特点进行研究,该文建立了干式变压器本体振动的有限元仿真模型,通过电磁分析获得相应的磁场分布,然后利用结构动力学分析得到其本体振动的相关规律。通过对处于运行状态的变压器振动数据进行实测分析,得到变压器振动的特征频率,然后与仿真结果进行对比分析,可以发现变压器的振动存在特征频率。该文的研究结果可对干式变压器的减振降噪研究提供参考。

    2020年04期 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 883K]
    [下载次数:209 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:7 ]
  • 下载本期数据