應(yīng)用案例

【概述】

2025年武漢理工大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)布論文《Experimental Study on the Acoustic Radiation Contribution of an Underwater Shell Based on the Reciprocity Principle》；研究中使用Aigtek安泰ATA-2082高壓放大器，搭建壓電型水下聲源測試系統(tǒng)。本研究采用互易法分析水下航行器內(nèi)部各種機(jī)械部件對水下聲輻射的貢獻(xiàn)。首先，直接實(shí)驗(yàn)和互反實(shí)驗(yàn)的頻率響應(yīng)函數(shù)比較表明，頻率響應(yīng)函數(shù)曲線的趨勢是一致的，幅值誤差在5dB以內(nèi)，驗(yàn)證了互反性的有效性。隨后，基于互反頻率響應(yīng)函數(shù)，對每個機(jī)械部件的聲輻射貢獻(xiàn)進(jìn)行分析，并與通過操作傳遞路徑分析獲得的直接實(shí)驗(yàn)貢獻(xiàn)進(jìn)行比較。通過互反實(shí)驗(yàn)和直接實(shí)驗(yàn)識別的聲輻射貢獻(xiàn)的排序是一致的，貢獻(xiàn)誤差為10%。本研究為水下車輛中機(jī)械設(shè)備噪聲源的識別提供了參考。

實(shí)驗(yàn)名稱：驅(qū)動壓電型水下聲源進(jìn)行水下殼體頻響函數(shù)測試

研究方向：水下聲輻射

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：水下航行器在運(yùn)行過程中，其殼體內(nèi)部機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的水下聲輻射會對航行器的聲隱身性能造成顯著影響。采用頻響函數(shù)能夠準(zhǔn)確評估殼體內(nèi)部不同位置處機(jī)械設(shè)備的聲輻射貢獻(xiàn)程度。然而，由于設(shè)備間存在聲振耦合效應(yīng)，且殼體內(nèi)部空間狹小、實(shí)驗(yàn)設(shè)備布置困難，頻響函數(shù)的直接測量往往難以開展。本研究旨在通過聲學(xué)互易方法測試水下航行器殼體的頻響函數(shù)，并評估其內(nèi)部不同位置設(shè)備的聲輻射貢獻(xiàn)度。實(shí)驗(yàn)在消聲水池中進(jìn)行，采用帶端板的圓柱殼結(jié)構(gòu)模擬實(shí)際航行器殼體，以克服內(nèi)部空間狹小、設(shè)備布置困難及聲振耦合效應(yīng)導(dǎo)致的直接測量障礙。

測試設(shè)備：信號源、ATA-2082高壓放大器、水下聲源、水聽器、加速度傳感器、信號采集儀等。

實(shí)驗(yàn)過程：

圖1：實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)布置

圖2：水下殼體實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/span>

首先，通過信號源產(chǎn)生白噪聲信號，經(jīng)功率放大器放大后驅(qū)動水下聲源，在水中產(chǎn)生聲波。在聲源附近布置多個水聽器，實(shí)時測量聲壓信號以計算聲源的體積速度。該聲壓場激勵殼體產(chǎn)生振動，殼體內(nèi)部的加速度傳感器同步采集振動響應(yīng)信號。水聽器和加速度傳感器所獲數(shù)據(jù)均由信號采集儀采集并傳輸至計算機(jī)進(jìn)行存儲與處理。基于聲源體積速度與殼體振動響應(yīng)數(shù)據(jù)，計算頻響函數(shù)，進(jìn)而分析殼體內(nèi)部不同位置設(shè)備對聲輻射的貢獻(xiàn)程度，實(shí)現(xiàn)基于聲學(xué)互易原理的間接測量與評估。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

圖3：水下聲壓和殼體振動響應(yīng)

圖4：互易方法和直接測試頻響函數(shù)對比

ATA-2082高壓放大器可有效驅(qū)動壓電型水下聲源，水下聲壓和殼體振動響應(yīng)明顯，相較背景噪聲高20dB以上，保障了數(shù)據(jù)的有效性。通過互易方法所測試的三分之一倍頻程頻響函數(shù)與直接測試結(jié)果，幅值相近、趨勢一致，證明了采用互易方法測試水下航行器頻響函數(shù)的有效性。

安泰放大器在此應(yīng)用中的產(chǎn)品優(yōu)勢：

1.高電壓與大功率輸出——產(chǎn)生高信噪比信號，克服水下測試強(qiáng)衰減

2.寬頻帶覆蓋與高線性度——精準(zhǔn)還原激勵信號，保障頻響函數(shù)計算精度

3.雙通道獨(dú)立輸出——簡化系統(tǒng)鏈路，提高測試效率

【文獻(xiàn)】Experimental Study on the Acoustic Radiation Contribution of an Underwater Shell Based on the Reciprocity Principle

【推薦產(chǎn)品】：ATA-2082高壓放大器

圖：ATA-2082高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

本文實(shí)驗(yàn)素材由西安安泰電子整理發(fā)布。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商，樣機(jī)都支持免費(fèi)試用。西安安泰電子是專業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測試儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)。如想了解更多功率放大器等產(chǎn)品，請持續(xù)關(guān)注安泰電子官網(wǎng)www.dzbanwu.cn或撥打029-88865020。

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