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有限障板对矢量水听器测向的影响

作　者: 李海霞
导　师: 方尔正
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 水声工程
关键词: 矢量水听器 障板 FEM+BEM法 测向
分类号: TB565.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 38次
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内容摘要


在科技高速发展的今天,矢量水听器已被广泛应用于水声各领域。但在很多应用过程中,需要把矢量水听器固定在船体、大坝等平台上。这些平台的散射场必然给矢量水听器的测量结果带来影响。本论文就此现象通过对有限障板条件下矢量水听器所处声场散射声压、散射振速的计算,分析了障板对矢量水听器测向结果的影响。本论文首先从矢量水听器的基本理论出发,简要介绍了矢量水听器的分类、矢量水听器各通道的指向性和组合指向性、矢量水听器的常规测向原理,并分析了导致无障板时矢量水听器测向误差的部分影响因素。其次,本论文详细研究了平面障板和球形障板对矢量水听器测向的影响。通过对这两种障板近场声场的理论分析,得出障板影响下散射场中某场点的声压和振速情况。同时,利用有限元和边界元相结合的方法(FEM+BEM法),对障板近场声散射进行计算,得到某场点的声压、振速的角分布函数曲线,并对该场点矢量水听器的测向结果进行了研究。其中主要是借助ANSYS和SYSNOISE两个软件。最后,通过消声水池试验的数据处理分析验证了有障板时矢量水听器所处场点的声压、振速的角分布函数曲线和对矢量水听器测向影响的理论正确性。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 论文研究的背景和意义  10-11
  1.2 国内外研究概述  11-14
    1.2.1 自由空间矢量水听器研究概述  11-12
    1.2.2 散射声场计算方法概述  12-13
    1.2.3 障板条件下矢量水听器研究概述  13-14
  1.3 论文的主要研究内容  14-16
第2章 矢量水听器的基本原理  16-30
  2.1 引言  16
  2.2 矢量水听器的分类  16
  2.3 矢量水听器的指向性原理  16-20
    2.3.1 矢量水听器的组合指向性  17-19
    2.3.2 仿真分析  19-20
  2.4 矢量水听器的测向原理  20-25
    2.4.1 测量模型  20-21
    2.4.2 质点振速法测向  21-22
    2.4.3 平均声强法测向  22
    2.4.4 互谱法测向  22-23
    2.4.5 相关法测向  23-24
    2.4.6 仿真分析  24-25
  2.5 矢量水听器的测向误差原理  25-29
    2.5.1 信噪比对矢量水听器测向的影响  25-28
    2.5.2 信号的入射角度对矢量水听器测向的影响  28-29
  2.6 本章小结  29-30
第3章 有限障板声散射对矢量水听器测向的影响  30-68
  3.1 引言  30
  3.2 障板散射声场计算的原理  30-39
    3.2.1 声场中的Kirchhoff 公式  30-34
    3.2.2 Kirchhoff 近似法计算散射声场  34-36
    3.2.3 FEM+BEM 法计算散射声场  36-39
  3.3 平面障板声散射对矢量水听器测向的影响  39-53
    3.3.1 平面障板近场的声学参量计算  39-40
    3.3.2 平面障板近场声压、振速的角分布函数曲线  40-43
    3.3.3 平面障板声散射对矢量水听器测向的影响  43-44
    3.3.4 平面障板条件下矢量水听器的测向方法  44-46
    3.3.5 FEM+BEM 法计算声场声学参量  46-49
    3.3.6 FEM+BEM 法计算平面障板近场声学参量的角分布函数曲线  49-51
    3.3.7 FEM+BEM 法计算平面障板对矢量水听器测向的影响  51-53
  3.4 球形障板声散射对矢量水听器测向的影响  53-66
    3.4.1 刚性球形障板声散射的声学参量计算  53-59
    3.4.2 弹性球形障板声散射的声学参量计算  59-61
    3.4.3 FEM+BEM 法计算声场  61-63
    3.4.4 FEM+BEM 法计算球形障板近场声学参量的角分布函数曲线  63-64
    3.4.5 FEM+BEM 法计算球形障板对矢量水听器测向的影响  64-66
  3.5 本章小结  66-68
第4章 消声水池试验  68-76
  4.1 试验概况  68-70
  4.2 数据处理分析  70-74
    4.2.1 有限平面障板近场声学参量的角分布函数曲线  70-71
    4.2.2 有限平面障板对矢量水听器测向的影响  71-72
    4.2.3 球形障板近场声学参量的角分布函数曲线  72-73
    4.2.4 球形障板对矢量水听器测向的影响  73-74
  4.3 本章小结  74-76
结论  76-78
参考文献  78-82
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  82-83
致谢  83-84
附录A 弹性球壳矩阵方程中系数矩阵各元素  84

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 声学工程 > 水声工程 > 水声仪器与设备 > 水声换能器、水听器
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