超声速调制气流声源声压级增益特性的理论与实验

通常认为,当气室压力提高到一定程度,调制气流声源声压级输出将趋于饱和。为了从基本原理上探讨进一步提高声源输出的途径,设计了收缩-扩张喷口,将调制作用上游的声速流动提高至超声速。理论分析表明,来流气压较高时,超声速调制优于声速调制,可获得一定的声压级增益。增益量随喷口面积比减小而增加。旋笛实验在调制频率较低时得到了超声速调制的声压级增益;调制频率较高时,受瞬态作用的影响,参与调制的气流很可能未完全发展为超声速流动,超声速调制与声速调制的旋笛性能相同。     

基于NFxPEM算法的调制气流声源的非线性补偿

针对调制气流声源存在较强的谐波畸变,将声源系统等效为Hammerstein非线性模型,利用该模型下的预失真技术对声源进行非线性补偿研究。根据辨识的Hammerstein模型中静态非线性部分带有直流分量的特点,给出了考虑直流分量补偿的预失真算法,并用数值仿真验证了算法的准确性和直流分量补偿的必要性。在非线性补偿实验中,根据单频信号辨识得到Hammerstein模型参数,采用NFxPEM算法求得对应的预失真Wiener模型参数和预失真波形。实验结果表明, 与直接发射相比,补偿发射后声波的功率谱中谐波能量有所下降,而基频能量有小幅度的上升,说明了研究思路的正确性。     

基于NFxPEM算法的调制气流声源的非线性补偿研究

针对调制气流声源存在较强的谐波畸变,将声源系统等效为Hammerstein非线性模型,利用该模型下的预失真技术对声源进行非线性补偿研究。根据辨识的Hammerstein模型中静态非线性部分带有直流分量的特点,给出了考虑直流分量补偿的预失真算法,并用数值仿真验证了算法的准确性和直流分量补偿的必要性。在非线性补偿实验中,根据单频信号辨识得到Hammerstein模型参数,采用NFxPEM算法求得对应的预失真Wiener模型参数和预失真波形。实验结果表明,与直接发射相比,补偿发射后声波的功率谱中谐波能量有所下降,而基频能量有小幅度的上升,说明了研究思路的正确性。     

水下结构力-声互易测量中的正、反向测试差异分析

以结构-声耦合振动系统中的互易原理为基础,通过水下互易实验分析了双层圆柱壳体结构中力-声传递函数反向测量与正向测量之间的差异。通过不同声源激励功率下的对比试验,以及声源扫频和单频激励模式下的对比实验,排除了实验中激励功率及激励模式对实验结果的影响。结果表明:通过实验获取的修正系数可以有效减小不同模型及声源深度组合条件下正、反向测量结果之间的差异。     

动圈扬声器涡流阻抗建模

由音圈涡流效应引起的涡流阻抗对小信号下动圈扬声器的高频响应影响较大。基于集总参数系统等效电路法,将涡流阻抗的幅值和相位分别表示为角频率的幂指数函数,提出了音圈涡流阻抗的幂指模型。使用激光阻抗测量系统,测量得到了3种类型6只扬声器单元的电阻抗曲线,并采用最小二乘法对实测阻抗进行曲线拟合,得到了涡流阻抗的模型参数。分析了模拟阻抗值与实测值的误差,结果表明:幂指模型的模拟结果准确反映了实测涡流阻抗随频率的变化规律,幅值和相位误差均较小,与实验吻合较好。     

疲劳裂纹闭合的非线性超声在线测量

建立了外部载荷作用下用非线性振动-声场调制指数表征裂纹尺寸的数学模型。根据对外载荷与塑性致闭应力共同作用下裂纹面的开闭响应的分析,提出了裂纹张开和闭合应力的在线测量方法。在一块含中心穿透裂纹的铝合金薄板试件上进行了裂纹闭合参数的测量实验,实验结果表明,使用振动-声场调制技术在线测量裂纹闭合参数是可行且有效的,且该方法还能用于分析小裂纹的特殊开闭行为。     

改进MUSIC算法超音速空速估计

为实现超音速气流基于声矢量传感器的空速测量,在分析马赫锥内等效声源特性的基础上,提出基于时空扩展改进MUSIC算法的空速估计算法,建立了声矢量传感器阵列模型和声波在超音速稳定气流中的传播模型,通过等效声源改进MUSIC算法实现超音速空速估计,并针对算法运算量大的问题提出快速算法。实验结果表明,所提算法能够准确地估计超音速空气流动速度,快速算法在损失较少精度情况下极大提高算法的实时性。     

使用图像优化方法估计水体调制传递函数

针对水体属性的变化使图像复原困难的问题,提出了一种从退化的水下图像中估计自然水体调制传递函数的方法。该方法首先建立了自然水体的调制传递函数与其固有光学特性参数之间的关系,然后采用图像复原技术对图像进行复原,最后使用粒子群优化算法来优化调制传递函数的相关参数。仿真实验表明:该方法能有效对水下图像进行复原,且不需测量水体的光学参数就能估计出自然水体的调制传递函数。该方法用于水下激光成像系统的图像复原可取得明显效果。     

逆边界无网格法声源识别的理论与实验

针对逆向求解声源识别中的声辐射传输建模问题,采用无网格法将Kirchhoff- Helmholtz边界积分方程离散为受边界条件约束的有限维线性方程组,通过分块矩阵法对该约束方程组进行求解,得到了离散后声辐射传输模型的数值表达式.在此基础上,进一步研究了逆向求解声源识别问题的基本原理及其不适定性.为克服其不适定性,采用Tikhonov正则化和L曲线正则化参数选取方法,从而确立了有效的逆向求解方法.此外,还进行了扬声器阵列声源识别实验,实验结果验证了逆边界无网格声源识别理论和方法的可行性及可靠性.     

电磁炮炮管振动信号分析及处理方法

炮管发射振动是影响电磁炮发射稳定性及射击精度的关键因素,获取炮管振动信号有效数据,对优化其发射性能具有重要的意义.在对电磁炮炮管振动信号分析的基础上,提出了采用小波阈值去噪和最小二乘法相结合的信号处理方法来去除振动干扰信号,通过仿真实验,理论验证了该信号处理方法的有效性;设计测试系统进行振动实测实验,并使用该信号处理方法获得振动有效信号,进一步验证了该方法的有效性和实用性;计算得到炮管振动位移参量,为电磁炮设计、优化提供了理论依据.     

不同介质中声辐射相似性

研究不同介质中声学相似条件,可为空气噪声实验数据推算相应条件水下辐射噪声,替代复杂水下实验提供依据。因此,首先运用了因次分析法对任意不同介质中的声辐射相似性进行了分析;然后,采用结构有限元耦合流体边界元理论,利用NASTRAN计算模型表面流固耦合振动;最后,通过FORTRAN边界元程序计算辐射声场;以加肋圆柱壳为对象在水和空气两种典型介质中进行了数值模拟验证。理论推导与数值计算的结果一致性表明:不同介质中两个几何相似、表面振动相似的系统间结构表面振幅与该系统几何尺度成正比、表面振动波波长与该系统传声介质中声波波长成正比时,两个模型的无量纲声压相等。     

弹/枪相互作用引起的运动步枪枪口振动分析

为研究身管结构参数变化对运动步枪枪口振动的影响规律,采用非线性有限元方法建立了运动步枪弹/枪相互作用数值计算模型。借助压力测试系统对运动步枪进行了膛压测试试验;使用高速摄影设备实测了枪口在发射过程中竖直方向的振动规律,通过对比枪口实测数据与数值计算结果验证了模型的正确性。数值模型为研究参数变化对枪口振动的影响提供了理论基础,研究结果对工程实践具有一定实际意义。     

面向柔性加工环境的过程状态振动监测

本文运用提出的通用状态监测模型及策略,以振动信号监测为例,提取设备运行状态的振动信号方差和振动信号建立AR模型的参数估计的变化率参数作为两类通用特征参数,对柔性加工系统进行归一化监测,取得了良好的效果。建立的监测系统简洁、快速、可靠,满足柔性制造环境下设备运行状态监测的要求。     

快轴伺服系统的设计与性能测试

研制了用于加工非回转对称光学元件的快轴伺服系统(FAS)的整体结构及其控制系统,系统具备较大行程和高工作频率,最大的行程可达到30mm。系统采用了音圈电机驱动的气体静压轴承技术、线性电流放大器、高分辨率编码器以及高速控制系统。对不同截面形状气浮导轨的静、动态特性进行了有限元分析。系统采用PID反馈和速度/加速度前馈控制方法来改善系统的动态性能。FAS系统0.1mm阶跃响应的上升时间为2ms,最大超调量为0.4%,稳态时间为4ms,对铝件进行超精密切削实验,表面粗糙度可达Ra24nm,实验结果表明系统具有较好的动态和切削特性。     

舰炮振动的高斯最小拘束分析方法

根据多刚体动力学理论,采用高斯最小拘束方法,建立了复杂舰炮系统的动力学方程,并结合相关实验参数进行了全炮系统射击过程的数值仿真.仿真结果表明,甲板刚度为影响炮口振动的主要因素,舰炮射击性能的改善主要体现在甲板的刚度上;恰当设计高低机的刚度,能有效改善舰炮系统的振动性能.计算模型、方法及结果对相关的工程研究和计算具有一定的参考价值,并为今后进行舰炮的整体设计提供了一定的理论基础.     

音圈电机驱动的快刀伺服系统建模与性能分析

复杂面形,结构零件的应用范围越来越广,往往一个零件上既有复杂面形也有微小结构.为了实现复杂面形/结构零件的高效加工,分析了快刀伺服加工方式的特点,设计并研制了音圈电机驱动的快刀伺服系统;基于动力学和电磁学分析,建立了快刀伺服系统的传递函数模型,并对控制方法进行了设计;在此基础上.通过实验对快刀伺服系统进行了性能测试,实验结果表明本文所研制的快刀伺服系统具有较高的运动分辨率、定位精度和工作频响,能够作为快刀伺服加工的进刀装置.     

路面对坦克火炮动态特性影响的计算机模拟

就不平地面行驶时坦克火炮系统的动态特性进行了动力学建模和仿真,主要包括:通过随机抽样法建立双侧不平地面模型,采用状态方程法建立三维车体、双侧任意车轮、任意位置座椅在内的坦克底盘的振动模型、火炮的运动模型,并编制相应的程序进行了仿真。将路面-坦克-火炮相互作用过程体现出来,更加全面和客观地反映了坦克行进过程中火炮的动态特性,比实车测量法获得火炮运动特性的方法更为高效和系统,对于坦克火控系统的综合仿真有着积极的作用。     

振动对遥感载荷频率基准的影响及数字补偿技术研究

振动会导致雷达上晶体振荡器的工作频率发生变化,严重影响了雷达的工作性能。分析了振动对遥感卫星频率基准的影响机理,提出了针对加速度g的数字补偿技术。实验证明该方法可有效降低频率基准的加速度敏感性,在减小振动对频率基准影响方面具有广泛的应用前景。     

太赫兹雷达多声音信号活动检测技术

针对在环境中同时存在多个声源的场景下,传统声音获取方式难以正确检测到期望声源处声音活动的问题,提出一种基于太赫兹雷达的多声音信号活动检测方法,该方法利用太赫兹雷达波长短提升对于微小振动的探测灵敏度,同时利用大宽带所带来的高距离分辨力区分不同声源,在获得声音信号后进一步通过谱减-小波联合去噪方法提升信号质量用于后续声音信...     

音圈电机驱动的超精密快刀伺服系统的性能研究

基于快刀伺服系统的超精密金刚石车削加工技术是光学自由曲面高效率、高精密的加工手段。本文介绍了一种新的音圈电机驱动的超精密快刀伺服系统,行程达到30mm,最大加速度为920m/s₂。通过实验手段获得了系统的运动模型,来用于控制器的设计。针对一类典型的光学自由曲面-微透镜阵列进行了加工,并对加工结果进行了测试与分析。测试结果表明,所研制的快刀伺服系统达到了加工技术要求,为以后该系统在实际加工中更广泛的应用研究打下了基础。