水下去耦抑振材料去耦性能測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種水下去耦抑振材料去耦性能的測量方法。去耦抑振材料對設(shè)備機 械振動具有去耦和抑振功能，能夠有效地降低水下航行器的振動輻射噪聲。隨著我國國防 事業(yè)日益發(fā)展，對該類材料在水聲環(huán)境中的聲學(xué)性能評估愈發(fā)顯得重要。本發(fā)明首先定義 結(jié)構(gòu)輻射聲功率插入損失，利用該物理量表征去耦抑振材料去耦性能，并利用水下穩(wěn)態(tài)激 振器激勵結(jié)構(gòu)振動，通過水聽器陣測量振動產(chǎn)生的輻射聲，經(jīng)數(shù)據(jù)處理計算得到去耦抑振 材料去耦性能測量值。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國海洋資源豐富廣袤，近年來隨著潛艇等水下航行器等的發(fā)展，其隱身性能日 益受到重視。在航行器表面敷設(shè)聲學(xué)無源材料是提高隱身性能較為有效的一種方式，去耦 抑振材料是較普遍使用的一種材料，其可實現(xiàn)水下航行器內(nèi)部結(jié)構(gòu)振動與輻射聲之間的去 耦，降低由內(nèi)部結(jié)構(gòu)振動引起的聲輻射能量，起到隱身效果。因此進(jìn)行去耦抑振材料去耦性 能的評估，在水下航行器減振降噪工作中具有重要的實際意義。
[0003] 為獲取水下結(jié)構(gòu)聲輻射量，目前主要有數(shù)值方法和實驗方法兩類。數(shù)值方法主要 包括限元法、統(tǒng)計能量法、波傳遞法、模態(tài)分析法等；實驗測量方法主要有聲壓法、聲強法、 傳遞函數(shù)法等。上述方法各有特點，也存在各自的不足。對于數(shù)值計算方法，其不足主要是 對于目前大規(guī)模使用的粘彈性材料該類方法仍缺乏有效和準(zhǔn)確的算法。實驗測量對于數(shù)值 計算相對可靠，然而現(xiàn)有測量方法多針對小試樣，且難以保持在敷設(shè)去耦抑振材料前后輸 入試樣的機械功率一致，是測量結(jié)果產(chǎn)生偏差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對以上存在的問題，本發(fā)明提供一種水下去耦抑振大樣去耦性能測量方法。該 方法把水下耐壓穩(wěn)態(tài)激振器應(yīng)用于試樣穩(wěn)態(tài)激振，并首次通過連接激振器和試樣的力傳感 器和加速度傳感器測量激振器輸入機械功率，通過輸入機械功率歸一化試樣的福射聲功 率，從而計算鋼板在有/無去耦抑振材料情況下的輻射聲功率插入損失，用于接表征去耦 抑振材料去耦性能。本發(fā)明涉及的測量系統(tǒng)主要包括激振系統(tǒng)和水聲測量兩大系統(tǒng)，其中 激振系統(tǒng)主要包含專用激振器、激振器專用功率放大器。水聲測量系統(tǒng)主要包含主控計算 機（發(fā)射采集系統(tǒng)軟件、去耦性能評估專用處理軟件）、多通道數(shù)據(jù)采集器、多通道濾波放 大器以及水聽器接收陣、加速度傳感器和力傳感器。
[0005] 本發(fā)明為測量試樣輻射聲功率插入損失所采用的技術(shù)方案是：
[0006] 一種水下去耦抑振材料去耦性能測量方法，包括以下步驟：
[0007] 1)去耦抑振材料去耦性能測量系統(tǒng)布放；
[0008] 首先，進(jìn)行整體測量系統(tǒng)布放工作，激振器安裝于試樣背側(cè)，通過力傳感器與試樣 硬連接。水聽器接收陣放置于試樣另一側(cè)，兩者盡量靠近，接收陣用于試樣前向輻射聲功率 的測量。
[0009] 2)無去耦抑振材料覆蓋層情況試樣的輻射聲功率和輸入機械功率測量，以及歸一 化輻射聲功率計算；
[0010] 利用激振器激勵無覆蓋層試樣，加速度傳感器記錄無覆蓋層情況下鋼板試樣激勵 點加速度，記幅度為4，其中i表示無覆蓋層情況下的物理量，力傳感器測得試樣受力，記 幅度為S，其中k = 1，2, 3表示傳感器編號。根據(jù)加速度傳感器幅度及力傳感器幅度可得 穩(wěn)態(tài)激振器有效輸入功率：
【主權(quán)項】
1. 一種水下去禪抑振材料去禪性能測量方法，包括w下步驟： 1) 去禪抑振材料去禪性能測量系統(tǒng)布放； 首先，進(jìn)行整體測量系統(tǒng)布放工作，激振器安裝于試樣背側(cè)，通過力傳感器與試樣硬連 接。水聽器接收陣放置于試樣另一側(cè)，兩者盡量靠近，接收陣用于試樣前向福射聲功率的測 量。 2) 無去禪抑振材料覆蓋層情況試樣的福射聲功率和輸入機械功率測量，W及歸一化福 射聲功率計算； 利用激振器激勵無覆蓋層試樣，加速度傳感器記錄無覆蓋層情況下鋼板試樣激勵點加 速度，記幅度為4，其中i表示無覆蓋層情況下的物理量，力傳感器測得試樣受力，記幅度 為巧，其中k= 1，2, 3表示傳感器編號。根據(jù)加速度傳感器幅度及力傳感器幅度可得穩(wěn)態(tài) 激振器有效輸入功率：
其中《表示測量對應(yīng)的角頻率。 激振器激勵試樣時，水聽器接收陣同時記錄試樣福射的聲信號，設(shè)無覆蓋層情況下各 測量點聲壓為托，P為水的密度，C為水的聲速，As。為測量點對應(yīng)的網(wǎng)格化面積，則相應(yīng) 的福射聲功率為：
其中符號<?〉表示多次測量取平均值。利用激振器有效輸入功率對福射聲功率r進(jìn) 行歸一化處理，得到歸一化后的福射聲功率：
3) 有去禪抑振材料覆蓋層情況試樣的福射聲功率和輸入機械功率測量，W及歸一化 福射聲功率計算； 將無覆蓋層試樣替換成有覆蓋層試樣，利用激振器激勵有覆蓋層試樣，加速度傳感器 記錄有覆蓋層情況下試樣激勵點加速度，記幅度為4，其中t表示有覆蓋層情況下的物理 量，力傳感器測得試樣受力，記幅度為巧。根據(jù)加速度傳感器幅度及力傳感器幅度可得穩(wěn) 態(tài)激振器有效輸入功率：
激振器激勵有覆蓋層試樣時，水聽器接收陣同時記錄各測量點聲壓為托，則相應(yīng)的福 射聲功率為；
利用激振器有效輸入功率對福射聲功率r進(jìn)行歸一化處理，得到歸一化后的福射聲功 率：
4)福射聲功率插入損失計算； 將有覆蓋層得到的歸一化福射聲功率除W無覆蓋層歸一化福射聲功率，轉(zhuǎn)換成分貝后 可得福射聲功率插入損失為：
【專利摘要】一種水下去耦抑振材料去耦性能測量方法，包括以下步驟：1)去耦抑振材料去耦性能測量系統(tǒng)布放；2)無覆蓋層(去耦抑振材料)情況試樣的輻射聲功率和輸入機械功率測量，以及歸一化輻射聲功率計算；3)有覆蓋層情況試樣的輻射聲功率和輸入機械功率測量，以及歸一化輻射聲功率計算；4)利用無覆蓋層及有覆蓋層情況測量得到的歸一化輻射聲功率，計算輻射聲功率插入損失計算。與現(xiàn)有的去耦抑振材料去耦性能測量方法相比，本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢主要表現(xiàn)在首次將水下耐壓穩(wěn)態(tài)激振器應(yīng)用于試樣穩(wěn)態(tài)激振，可輸出不同頻率的穩(wěn)態(tài)信號，并通過動態(tài)力傳感器及加速度傳感器測量激振器輸入到試樣的機械功率，利用輸入機械功率歸一化試樣輻射聲功率，從而確保輻射聲功率插入損失測量的準(zhǔn)確性。
【IPC分類】G01N29-11
【公開號】CN104792877
【申請?zhí)枴緾N201510157558
【發(fā)明人】李建龍, 肖甫, 何志光
【申請人】浙江大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月3日