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标准次声发生装置的机理及相关技术研究

作　者: 周远来
导　师: 何闻
学　校: 浙江大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 次声波活塞发生器校准位移反馈有限元分析
分类号: TB51
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本文结合中国计量科学研究院项目,对标准次声发生装置的机理及相关技术进行了研究。第一章阐述了本课题的研究目的和意义。首先介绍了次声波的特点及应用；然后介绍了传声器的分类及其校准；接着介绍了国内外次声发生装置的研究现状,并指出了其发展趋势；最后介绍了本课题的研究目的和研究内容。第二章研究了次声发生的机理。首先研究了次声发生腔中的声学理论及次声发生腔的声学简化模型；然后对次声发生腔中声场进行有限元分析,验证简化模型的精度,并分析了被校传声器的最佳安装位置；最后结合有限元分析结果,分析了腔体尺寸对声压分布的影响。第三章研究了次声发生装置的相关技术问题。首先介绍了次声发生装置的总体结构及其工作原理；然后分析了一种基于位移反馈控制技术的电磁振动台设计方案,以实现低失真的腔体活塞位移激励信号；最后设计了次声发生腔体的结构及传声器安装夹具,并对次声发生装置及运动部件进行了模态分析,验证其在工作频率范围内不会产生谐振。第四章对次声发生装置进行实验研究。首先对次声发生装置不同频率点下的活塞位移失真度和声压失真度进行测试分析；然后通过激光测振仪实测活塞位移,计算得到次声发生腔中声压值,并进行热传导、声压波动和压力泄漏修正；最后结合B&K标准传声器4160对整个次声校准装置进行声学比对检验,确定其校准精度,并对次声发生腔体中部和端部位置的声场分布进行测试分析,确定了次声发生腔体中的最佳校准位置。实验结果表明：次声发生腔中声场有限元分析结果可靠,次声发生装置达到设计要求。第五章总结了全文的研究成果,并展望了后续工作。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-9
目录  9-12
1 绪论  12-27
  1.1 次声传声器及其校准  12-18
    1.1.1 次声波的特点及应用  12-13
    1.1.2 传声器及其分类  13-14
    1.1.3 传声器的校准  14-18
  1.2 国内外次声发生装置的研究概况  18-25
    1.2.1 国外次声发生装置的研究现状  18-20
    1.2.2 国内次声发生装置的研究现状  20-24
    1.2.3 次声发生装置的研究现状评述  24-25
  1.3 论文的研究目的和内容  25-27
    1.3.1 论文的研究目的  25
    1.3.2 论文的研究内容  25-27
2 次声发生机理的研究  27-52
  2.1 次声发生腔中的声学理论  27-28
  2.2 次声发生腔的声学简化模型  28-31
    2.2.1 简化模型的基本原理  28-29
    2.2.2 简化模型的热传导修正  29-30
    2.2.3 简化模型的波动修正  30
    2.2.4 简化模型的泄漏修正  30-31
  2.3 次声发生腔中声场有限元分析  31-50
    2.3.1 有限元分析的声学基础  31-32
    2.3.2 密闭腔中声场有限元分析  32-41
    2.3.3 间隙腔中声场有限元分析  41-46
    2.3.4 次声发生腔体尺寸对声场的影响分析  46-50
  2.4 本章小结  50-52
3 标准次声发生装置相关技术问题的研究  52-60
  3.1 次声发生装置总体结构及技术指标  52-53
  3.2 基于位移反馈的振动台技术  53-54
  3.3 次声发生腔体的设计技术  54-56
    3.3.1 次声发生腔体的机械结构  54-55
    3.3.2 传声器安装夹具的机械结构  55-56
  3.4 次声发生装置的动态设计技术  56-59
    3.4.1 运动部件的模态分析  56-57
    3.4.2 次声发生装置的模态分析  57-59
  3.5 本章小结  59-60
4 实验研究  60-74
  4.1 实验装置  60-61
  4.2 次声发生装置波形失真度测试  61-62
    4.2.1 活塞位移失真度测试  61-62
    4.2.2 腔中声压失真度测试  62
  4.3 次声发生腔中声压测试实验  62-64
    4.3.1 长腔模型中声压测试实验  63-64
    4.3.2 短腔模型中声压测试实验  64
  4.4 次声发生腔中的声压修正  64-66
    4.4.1 声压热传导修正  65
    4.4.2 声压波动修正  65-66
    4.4.3 声压泄漏修正  66
  4.5 次声发生装置的声学校准  66-69
    4.5.1 长腔模型的声学校准  67-68
    4.5.2 短腔模型的声学校准  68-69
  4.6 次声发生腔的最佳校准位置  69-72
    4.6.1 长腔模型的最佳校准位置  69-72
    4.6.2 短腔模型的最佳校准位置  72
  4.7 本章小结  72-74
5 结论与展望  74-76
  5.1 结论  74-75
  5.2 展望  75-76
参考文献  76-80
附录A 照片资料  80-81
作者简历及在学期间所取得的科研成果  81

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