搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

吸声材料对水下小平台上矢量传感器声学特性的影响研究

梁国龙 庞福滨 张光普

引用本文:
Citation:

吸声材料对水下小平台上矢量传感器声学特性的影响研究

梁国龙, 庞福滨, 张光普

Influences of sound absorption material on acoustic characteristics of acoustic vector sensor installed on a small underwater carrier

Liang Guo-Long, Pang Fu-Bin, Zhang Guang-Pu
PDF
导出引用
  • 本文围绕粘贴黏弹性吸声材料方法对水下小平台上安装矢量传感器的指向性和测向的影响展开理论分析和实验研究. 首先建立了吸声材料和平台结构组成的复合层结构的数学模型,对声波经过复合层结构的声学特性进行了分析,在此基础上利用有限元耦合边界元法对粘贴吸声材料前后的水下小平台上的矢量传感器的声学特性进行研究. 通过理论计算和数值分析研究了吸声材料对矢量传感器的各通道的指向性的影响,并计算了覆盖吸声材料前后矢量传感器的测向精度. 水池实验验证了分析结果的正确性.
    In this paper the influences of viscoelastic absorption of materials on the directivity and DOA estimation of acoustic vector sensor installed on the carrier are investigated by virtue of theoretical analysis and experimental results. First, the mathematical model, consisting of absorption material and carrier structure, is established, and the acoustic characteristics of the composite materials in the case of sound propagation are analyzed. On that basis, the acoustic characteristics picked up by the vector sensor are studied by finite element method (FEM) coupling boundary element method (BEM) before and after the covering of absorption material. The influences of absorption material on the directivity of vector sensor are studied by theoretical calculation and numerical analysis, and the DOA estimation accuracy of the vector sensor before and after covering by sound absorption material is calculated. Results are proved to be valid by the experiment in the anechoic tank.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:51279043,61201411,51009042)、水声技术重点实验室基金(批准号:9140C200203110C2003)和国家高技术研究发展计划(863计划)(批准号:2013AA09A503)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 51279043, 61201411, 51009042), the Foundation of Science and Technology on Underwater Acoustic Laboratory, China (Grant No. 9140C200203110C2003), and the National High Technology Research and Development Program of China (Grant No. 2013AA09A503).
    [1]

    Sun G Q, Li Q H 2004 Acta Acoust. 29 481 (in Chinese) [孙贵青, 李启虎 2004 声学学报 29 481]

    [2]

    Kosobrodov R A, Nekrasov V N 2001 Acoust Phys. 47 382

    [3]

    Robert J B, Kevin B S, Harold T V 2010 J. Acoust. Soc. Am. 129 2772

    [4]

    Seyyed M H, M R 2007 J. Sound Vibr. 302 208

    [5]

    Lin F M, Hong P Y, Lee C Y 2010 Appl. Acust. 71 68

    [6]

    Romanov A G, Tolokonnikov L A 2009 J. Appl. Math. Mech. 73 336

    [7]

    He Y A, He Z Y 2002 Acta Acoust. 27 507 (in Chinese) [何元安, 何祚镛 2002 声学学报 27 507]

    [8]

    Ying Y Z, Ma L, Guo S M 2011 Chin. Phys. B 20 054301

    [9]

    Yu F, Chen J, Li W B, Chen X Z 2005 Acta Phys. Sin. 54 789 (in Chinese) [于飞, 陈剑, 李卫兵, 陈心昭 2005 物理学报 54 789]

    [10]

    Zhang H B, Jiang W K, Wan Q 2008 Acta Phys. Sin. 57 313 (in Chinese) [张海滨, 蒋伟康, 万泉 2008 物理学报 57 313]

    [11]

    Bi C X, Hu D Y, Zhang Y B, X L 2013 Acta Phys. Sin. 62 084301 (in Chinese) [毕传兴, 胡定玉, 张永斌, 徐亮 2013 物理学报 62 084301]

    [12]

    Xu L 2009 Ph. D. Dissertation (Hefei: Hefei University of Technology) (in Chinese) [徐亮, 2009 博士学位论文(合肥: 合肥工业大学)]

    [13]

    Wang R Q, Ma L L 2004 J Harbin Eng Univ. 3 288 (in Chinese) [王仁乾, 马黎黎 2004 哈尔滨工程大学学报 3 288]

    [14]

    Bai G F, Yin Z, Zhou C G, Liu B L, Liu K 2010Acta Acoust. 35 107 (in Chinese) [白国锋, 尹铫, 周城光, 刘碧龙, 刘克 2010 声学学报 35 107]

    [15]

    Baird A M, Kerr F H, Townend D J 1999 J. Acoust. Soc. Am. 105 1527

    [16]

    Zhao H G, Liu Y Z, Wen J H, Yu D L, Wen X S 2007 J. Appl. Phys. 101 123518

    [17]

    Jiang H, Zhang M L, Wang Y R, Hu Y P, Lan D, Wei B C 2009 Chin. Phys. Lett. 26 106202

    [18]

    Y L G, L Z H, M L L 2012 Acta Phys. Sin. 61 024301 (in Chinese) [于利刚, 李朝晖, 马黎黎 2012 物理学报 61 024301]

    [19]

    Yu L G, Li Z H, Wang R Q, M L L 2013 Acta Phys. Sin. 62 064301 (in Chinese) [于利刚, 李朝晖, 王仁乾, 马黎黎 2013 物理学报 62 064301]

    [20]

    Sven M I 2006 J. Acoust. Soc. Am. 119 3558

    [21]

    Brekhovskikh L M 1980 Waves in Layered Media (New York: Academic Press) p61

    [22]

    Щендеров, He Z Y, Zhao J Y 1983 Wave Propagation Problems of Underwater Acoustics (Beijing: National Defense Industry Press) p267 (in Chinese) [沈杰罗夫, 何祚镛, 赵晋英 1983 水声学波动问题(北京: 国防工业出版社) 第267页]

    [23]

    Ji J F 2012 Ph. D. Dissertation (Harbin: Harbin Engineering University) (in Chinese) [嵇建飞 2012 博士学位论文(哈尔滨: 哈尔滨工程大学)]

  • [1]

    Sun G Q, Li Q H 2004 Acta Acoust. 29 481 (in Chinese) [孙贵青, 李启虎 2004 声学学报 29 481]

    [2]

    Kosobrodov R A, Nekrasov V N 2001 Acoust Phys. 47 382

    [3]

    Robert J B, Kevin B S, Harold T V 2010 J. Acoust. Soc. Am. 129 2772

    [4]

    Seyyed M H, M R 2007 J. Sound Vibr. 302 208

    [5]

    Lin F M, Hong P Y, Lee C Y 2010 Appl. Acust. 71 68

    [6]

    Romanov A G, Tolokonnikov L A 2009 J. Appl. Math. Mech. 73 336

    [7]

    He Y A, He Z Y 2002 Acta Acoust. 27 507 (in Chinese) [何元安, 何祚镛 2002 声学学报 27 507]

    [8]

    Ying Y Z, Ma L, Guo S M 2011 Chin. Phys. B 20 054301

    [9]

    Yu F, Chen J, Li W B, Chen X Z 2005 Acta Phys. Sin. 54 789 (in Chinese) [于飞, 陈剑, 李卫兵, 陈心昭 2005 物理学报 54 789]

    [10]

    Zhang H B, Jiang W K, Wan Q 2008 Acta Phys. Sin. 57 313 (in Chinese) [张海滨, 蒋伟康, 万泉 2008 物理学报 57 313]

    [11]

    Bi C X, Hu D Y, Zhang Y B, X L 2013 Acta Phys. Sin. 62 084301 (in Chinese) [毕传兴, 胡定玉, 张永斌, 徐亮 2013 物理学报 62 084301]

    [12]

    Xu L 2009 Ph. D. Dissertation (Hefei: Hefei University of Technology) (in Chinese) [徐亮, 2009 博士学位论文(合肥: 合肥工业大学)]

    [13]

    Wang R Q, Ma L L 2004 J Harbin Eng Univ. 3 288 (in Chinese) [王仁乾, 马黎黎 2004 哈尔滨工程大学学报 3 288]

    [14]

    Bai G F, Yin Z, Zhou C G, Liu B L, Liu K 2010Acta Acoust. 35 107 (in Chinese) [白国锋, 尹铫, 周城光, 刘碧龙, 刘克 2010 声学学报 35 107]

    [15]

    Baird A M, Kerr F H, Townend D J 1999 J. Acoust. Soc. Am. 105 1527

    [16]

    Zhao H G, Liu Y Z, Wen J H, Yu D L, Wen X S 2007 J. Appl. Phys. 101 123518

    [17]

    Jiang H, Zhang M L, Wang Y R, Hu Y P, Lan D, Wei B C 2009 Chin. Phys. Lett. 26 106202

    [18]

    Y L G, L Z H, M L L 2012 Acta Phys. Sin. 61 024301 (in Chinese) [于利刚, 李朝晖, 马黎黎 2012 物理学报 61 024301]

    [19]

    Yu L G, Li Z H, Wang R Q, M L L 2013 Acta Phys. Sin. 62 064301 (in Chinese) [于利刚, 李朝晖, 王仁乾, 马黎黎 2013 物理学报 62 064301]

    [20]

    Sven M I 2006 J. Acoust. Soc. Am. 119 3558

    [21]

    Brekhovskikh L M 1980 Waves in Layered Media (New York: Academic Press) p61

    [22]

    Щендеров, He Z Y, Zhao J Y 1983 Wave Propagation Problems of Underwater Acoustics (Beijing: National Defense Industry Press) p267 (in Chinese) [沈杰罗夫, 何祚镛, 赵晋英 1983 水声学波动问题(北京: 国防工业出版社) 第267页]

    [23]

    Ji J F 2012 Ph. D. Dissertation (Harbin: Harbin Engineering University) (in Chinese) [嵇建飞 2012 博士学位论文(哈尔滨: 哈尔滨工程大学)]

  • [1] 白宇, 张振方, 杨海滨, 蔡力, 郁殿龙. 基于非对称吸声器的发动机声学超表面声衬. 物理学报, 2023, 72(5): 054301. doi: 10.7498/aps.72.20222011
    [2] 葛宏义, 李丽, 蒋玉英, 李广明, 王飞, 吕明, 张元, 李智. 基于双开口金属环的太赫兹超材料吸波体传感器. 物理学报, 2022, 71(10): 108701. doi: 10.7498/aps.71.20212303
    [3] 罗实, 魏大鹏, 魏大程. 二维材料在生物传感器中的应用. 物理学报, 2021, 70(6): 064701. doi: 10.7498/aps.70.20201613
    [4] 庞慧中, 王鑫, 王俊林, 王宗利, 刘苏雅拉图, 田虎强. 双频带太赫兹超材料吸波体传感器传感特性. 物理学报, 2021, 70(16): 168101. doi: 10.7498/aps.70.20210062
    [5] 刘旭阳, 张贺秋, 李冰冰, 刘俊, 薛东阳, 王恒山, 梁红伟, 夏晓川. AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管温度传感器特性. 物理学报, 2020, 69(4): 047201. doi: 10.7498/aps.69.20190640
    [6] 李闯, 李伟伟, 蔡理, 谢丹, 刘保军, 向兰, 杨晓阔, 董丹娜, 刘嘉豪, 陈亚博. 基于银纳米线电极-rGO敏感材料的柔性NO2气体传感器. 物理学报, 2020, 69(5): 058101. doi: 10.7498/aps.69.20191390
    [7] 沈惠杰, 郁殿龙, 汤智胤, 苏永生, 李雁飞, 刘江伟. 暗声学超材料型充液管道的低频消声特性. 物理学报, 2019, 68(14): 144301. doi: 10.7498/aps.68.20190311
    [8] 艾雯, 胡小会, 潘林, 陈长春, 王一峰, 沈晓冬. 二维材料WTe2用于气体传感器的性能研究. 物理学报, 2019, 68(19): 197101. doi: 10.7498/aps.68.20190642
    [9] 张丰辉, 唐宇帆, 辛锋先, 卢天健. 微穿孔蜂窝-波纹复合声学超材料吸声行为. 物理学报, 2018, 67(23): 234302. doi: 10.7498/aps.67.20181368
    [10] 王飞, 黄益旺, 孙启航. 气泡体积分数对沙质沉积物低频声学特性的影响. 物理学报, 2017, 66(19): 194302. doi: 10.7498/aps.66.194302
    [11] 罗雪雪, 陈家璧, 胡金兵, 梁斌明, 蒋强. 基于双面金属包覆光波导的传感器温度特性研究及实验验证. 物理学报, 2015, 64(23): 234208. doi: 10.7498/aps.64.234208
    [12] 廖文英, 范万德, 李海鹏, 隋佳男, 曹学伟. 准晶体结构光纤表面等离子体共振传感器特性研究. 物理学报, 2015, 64(6): 064213. doi: 10.7498/aps.64.064213
    [13] 李红星, 陶春辉, 刘富林, 周建平. 气泡对沉积物声学特性影响研究:以东海沉积物为例. 物理学报, 2015, 64(10): 109101. doi: 10.7498/aps.64.109101
    [14] 吕林梅, 温激鸿, 赵宏刚, 温熙森. 黏弹性材料的动态力学特性及其对覆盖层吸声性能的影响. 物理学报, 2014, 63(15): 154301. doi: 10.7498/aps.63.154301
    [15] 黄覃, 冷逢春, 梁文耀, 董建文, 汪河洲. 光子晶体的相位特性在高灵敏温度传感器中的应用. 物理学报, 2010, 59(6): 4014-4017. doi: 10.7498/aps.59.4014
    [16] 庄须叶, 刘永顺, 王淑荣, 吴一辉, 张平. 基于微加工工艺的光纤消逝场传感器及其长度特性研究. 物理学报, 2009, 58(4): 2501-2506. doi: 10.7498/aps.58.2501
    [17] 俞阿龙. 基于小波神经网络的振动速度传感器幅频特性补偿研究. 物理学报, 2007, 56(6): 3166-3171. doi: 10.7498/aps.56.3166
    [18] 郭文刚, 杨秀峰, 罗绍均, 李勇男, 涂成厚, 吕福云, 王宏杰, 李恩邦, 吕 超. 基于激光瞬态特性的气体浓度光纤传感器. 物理学报, 2007, 56(1): 308-312. doi: 10.7498/aps.56.308
    [19] 王义平, 饶云江, 冉曾令, 朱 涛. 高频CO2激光脉冲写入的长周期光纤光栅传感器的特性研究. 物理学报, 2003, 52(6): 1432-1437. doi: 10.7498/aps.52.1432
    [20] 魏荣爵, 余崇智. 国产吸声材料的吸声系数测定的初步报告. 物理学报, 1957, 13(5): 365-387. doi: 10.7498/aps.13.365
计量
  • 文章访问数:  5090
  • PDF下载量:  502
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-07-10
  • 修回日期:  2013-08-24
  • 刊出日期:  2014-02-05

/

返回文章
返回