發(fā)布時間：2017-07-15 12:25

  本文關(guān)鍵詞：基于近場測量法的水下聲場測量系統(tǒng)的研究

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【摘要】：近年來水下探測用的水聲換能器向著大尺寸、大功率的方向發(fā)展,在對其遠(yuǎn)場性能進(jìn)行測量評價時,往往受到水下空間大小的限制;在聚焦聲場焦點(diǎn)參數(shù)的測量上,由于能量較大容易損壞水聽器等測量設(shè)備。為解決上述聲場測量中存在的問題,引入一種新的水下聲場測量技術(shù)——近場測量法,通過對近場平面和焦點(diǎn)之前平面處聲場的測量分別預(yù)測遠(yuǎn)場和焦點(diǎn)處的聲場分布。設(shè)計并搭建水下聲場測量系統(tǒng),開展了相關(guān)的理論與實(shí)驗研究。第一章闡述了論文研究的背景和意義,綜述了水下聲場測量方法和近場測量技術(shù)的研究現(xiàn)狀,并對論文的主要內(nèi)容進(jìn)行了概述。第二章介紹了理想聲場環(huán)境的條件和水下聲傳播方程,并闡述了Helmholtz-Kirchhoff定理,同時根據(jù)特定邊界條件下的Helmholtz-Kirchhoff方程引出了近場測量技術(shù),并根據(jù)實(shí)際測量條件推導(dǎo)出了近場測量技術(shù)中聲場參數(shù)的離散表達(dá)式,并對平面活塞換能器輻射聲場進(jìn)行了仿真研究。第三章對整個系統(tǒng)的硬件組成部分進(jìn)行了選型、設(shè)計,分別介紹了系統(tǒng)硬件中的機(jī)械結(jié)構(gòu)的組成、運(yùn)動控制卡的參數(shù)特點(diǎn)、發(fā)射信號的形式、接收信號的選取。第四章對水下聲場測量系統(tǒng)的軟件平臺進(jìn)行設(shè)計,對軟件系統(tǒng)中運(yùn)動控制的功能特點(diǎn)、聲場測量的流程等進(jìn)行了詳細(xì)說明,并通過Lab VIEW與MATLAB的混合編程整合近場測量計算與聲場掃描功能。第五章分別對平面活塞換能器和聚焦換能器的輻射聲場進(jìn)行全息測量,利用近場測量理論對遠(yuǎn)場或焦點(diǎn)處的聲場分布進(jìn)行預(yù)測、重建,并與實(shí)際測量結(jié)果對比,分析了近場測量法的可靠性,并對系統(tǒng)的不確定度進(jìn)行了全面的分析。第六章對論文進(jìn)行總結(jié),并指出了一些不足之處。
【關(guān)鍵詞】：水下聲場 近場測量法 水聲換能器 Lab VIEW
【學(xué)位授予單位】：中國計量學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB56
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• abstract7-13
• 1 緒論13-22
• 1.1 引言13-14
• 1.2 論文研究背景及意義14-15
• 1.3 相關(guān)技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-19
• 1.3.1 水下聲場測量方法的研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.2 近場測量技術(shù)的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4 論文研究的主要內(nèi)容19-22
• 2 近場測量法的理論研究22-34
• 2.1 聲場的基本理論22-26
• 2.1.1 理想聲場環(huán)境的描述22-23
• 2.1.2 聲場中的波動方程23-24
• 2.1.3 Helmholtz-Kirchhoff方程24-26
• 2.2 近場測量技術(shù)26-29
• 2.2.1 在特定邊界條件下的Helmholtz-Kirchhoff方程27-28
• 2.2.2 近場聲全息技術(shù)28-29
• 2.3 近場測量技術(shù)的離散算法29-32
• 2.3.1 離散算法的特定條件30-31
• 2.3.2 聲場參數(shù)的離散表達(dá)式31-32
• 2.4 平面活塞換能器輻射聲場的仿真研究32-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 3 水下聲場測量系統(tǒng)硬件平臺的搭建34-40
• 3.1 系統(tǒng)簡介34-35
• 3.2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計35-39
• 3.2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)35-36
• 3.2.2 運(yùn)動控制36-37
• 3.2.3 信號源37-38
• 3.2.4 數(shù)據(jù)采集38-39
• 3.3 本章小結(jié)39-40
• 4 軟件平臺的設(shè)計40-50
• 4.1 LabVIEW軟件簡介40-41
• 4.2 基于LabVIEW驅(qū)動的運(yùn)動控制研究41-42
• 4.3 聲場測量系統(tǒng)軟件設(shè)計42-49
• 4.3.1 運(yùn)動控制43-44
• 4.3.2 一維測量44-46
• 4.3.3 二維測量46-47
• 4.3.4 聲場可視化47-48
• 4.3.5 近場測量計算48-49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 5 水下聲場測量系統(tǒng)實(shí)驗研究50-62
• 5.1 平面活塞換能器輻射聲場的測量研究50-54
• 5.1.1 實(shí)驗?zāi)康?/span>50
• 5.1.2 實(shí)驗設(shè)備及注意事項50-52
• 5.1.3 實(shí)驗過程52
• 5.1.4 實(shí)驗結(jié)果分析52-54
• 5.2 聚焦換能器輻射聲場的測量研究54-58
• 5.2.1 實(shí)驗?zāi)康?/span>54
• 5.2.2 實(shí)驗設(shè)備及注意事項54-56
• 5.2.3 實(shí)驗過程56-57
• 5.2.4 實(shí)驗結(jié)果分析57-58
• 5.3 測量系統(tǒng)不確定度分析58-60
• 5.3.1 A類不確定度的評定58-59
• 5.3.2 B類不確定度的評定59-60
• 5.3.3 不確定度評定結(jié)果討論60
• 5.4 本章小結(jié)60-62
• 6 總結(jié)與展望62-64
• 6.1 總結(jié)62
• 6.2 展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 附錄A 水下聲場測量系統(tǒng)實(shí)物圖67-68
• 作者簡介68

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本文編號：543869