【摘要】：為了在設(shè)計(jì)階段實(shí)現(xiàn)推進(jìn)泵水下低頻輻射噪聲的測(cè)試與評(píng)估,在模型泵水力性能測(cè)試裝置的基礎(chǔ)上,提出了基于矢量聲強(qiáng)法的模型泵水下輻射噪聲對(duì)比測(cè)試方法,研制了基于二維圓弧面掃描方式的推進(jìn)泵模型水下輻射噪聲測(cè)試裝置。測(cè)試系統(tǒng)采用兩只一維矢量水聽(tīng)器組成測(cè)試線陣,實(shí)現(xiàn)模型泵水下輻射聲功率的測(cè)試與計(jì)算。系統(tǒng)測(cè)試精度通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)聲源進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明:系統(tǒng)測(cè)量的絕對(duì)誤差不大于±2 d B,重復(fù)性誤差不大于±1.5 d B。該測(cè)試裝置為推進(jìn)泵的噪聲控制及研究提供了比對(duì)測(cè)試試驗(yàn)手段和分析基礎(chǔ),也可為其他模型泵的噪聲評(píng)估提供參考。
【圖文】：

?m×寬2．6m×深2．7m的非消聲水池基本沒(méi)有吸聲性能，而且低頻聲在傳播過(guò)程中損耗很小，因此被測(cè)對(duì)象產(chǎn)生的輻射聲波會(huì)在水池池壁、池底、水面以及模型表面之間多次反射，，從而在水池中形成輻射直達(dá)聲波與多次反射的反射聲波疊加的干涉場(chǎng)［3］。獲取聲功率的方法有基于聲壓測(cè)量的混響法和聲強(qiáng)測(cè)量法。在尺度有限的非消聲空間內(nèi)難以形成有效的低頻混響場(chǎng)，因此混響法難以滿足低頻測(cè)量要求［4］。而聲強(qiáng)測(cè)量法是通過(guò)測(cè)量包圍聲源的一個(gè)包絡(luò)面上的聲強(qiáng)分布，再通過(guò)面積分計(jì)算輻射聲功率［5-6］。如圖1所示，在包絡(luò)面S內(nèi)沒(méi)有吸聲材料的情況下，水池壁面的反射聲或包絡(luò)面外其他干擾聲進(jìn)入包絡(luò)面后仍會(huì)從包絡(luò)面出去，所以，反射聲或干擾聲的聲強(qiáng)在整個(gè)包絡(luò)面上的積分為零，理論上不影響聲強(qiáng)測(cè)量結(jié)果。圖1聲強(qiáng)法測(cè)量原理示意圖為了通過(guò)聲強(qiáng)測(cè)量獲得聲功率，在包絡(luò)面(下文稱為“測(cè)量面”)上的離散點(diǎn)測(cè)量垂直于該面的法向聲強(qiáng)，然后將法向聲強(qiáng)幅值與測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的面元面積相乘即可計(jì)算出通過(guò)該面元的聲功率;將所有面元的聲功率累加，即可得到通過(guò)測(cè)量面的聲功率。應(yīng)用該方法可以估算模型泵的輻射聲功率級(jí)［7］。1．2聲強(qiáng)測(cè)量方法水下輻射聲強(qiáng)測(cè)量主要有:①基于互譜法的雙水聽(tīng)器聲強(qiáng)測(cè)量法;②應(yīng)用組合式矢量水聽(tīng)器的矢量聲強(qiáng)測(cè)量法［8］。雙水聽(tīng)器聲強(qiáng)測(cè)量法是將2個(gè)常規(guī)的聲壓水聽(tīng)器相對(duì)放置，組成一個(gè)水聽(tīng)器組，利用互譜法計(jì)算出水聽(tīng)器組中心位置的聲強(qiáng)。其聲強(qiáng)計(jì)算誤差取決于2個(gè)水聽(tīng)器的間距與上限頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)之比。當(dāng)水聽(tīng)器間距不變時(shí)，測(cè)量頻率越低，2個(gè)水聽(tīng)器測(cè)量信號(hào)的相位差越小，從而導(dǎo)致聲壓梯度的信噪比下降、測(cè)量誤差增大。因此，雙水聽(tīng)器聲強(qiáng)測(cè)量法并不適用于低頻噪聲的測(cè)量，難以?

纈胂低車男癡衿德剩噘哂辛己玫牡?頻性能;能抑制各向均勻同性噪聲，可測(cè)量信噪比－6dB以下的信號(hào)，具有很強(qiáng)的低信噪比測(cè)量能力;當(dāng)矢量水聽(tīng)器的尺寸與測(cè)量波長(zhǎng)相比很小時(shí)，其指向性與頻率無(wú)關(guān)，并呈“8”字形或余弦形，低頻的接收性能特別突出，便于實(shí)現(xiàn)測(cè)量陣列的小型化［12-13］。綜上可見(jiàn)，在進(jìn)行低頻測(cè)量時(shí)，雙水聽(tīng)器聲強(qiáng)測(cè)量法具有很大的局限性，而矢量聲強(qiáng)測(cè)量法可以有效減少低頻噪聲的干擾，具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。1．3聲強(qiáng)測(cè)量技術(shù)根據(jù)噴水推進(jìn)泵模型水力試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試段的布局，測(cè)量面設(shè)計(jì)為半圓柱面，如圖2所示。推進(jìn)泵試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臉?biāo)稱直徑為300mm，測(cè)量面半徑不小于700mm。為了減少聲泄漏，半圓柱形測(cè)量面的長(zhǎng)度不小于1m。圖2半圓柱形測(cè)量面示意圖對(duì)于半圓柱形測(cè)量面，可采用的測(cè)量技術(shù)有離散聲強(qiáng)測(cè)量技術(shù)和陣列掃描聲強(qiáng)測(cè)量技術(shù)。采用離散聲強(qiáng)測(cè)量技術(shù)時(shí)，水聽(tīng)器陣列根據(jù)測(cè)量面的面元?jiǎng)澐止潭ú贾�。水�?tīng)器間距與波長(zhǎng)之比愈小則測(cè)量誤差愈小;但間距過(guò)小時(shí)，水聽(tīng)器之間的聲散射效應(yīng)又會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏離自由聲場(chǎng)結(jié)果。因此，水聽(tīng)器的布置密度不僅會(huì)影響裝置成本，而且會(huì)影響測(cè)試精度，但目前尚無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算測(cè)點(diǎn)密度減小所帶來(lái)的誤差。根據(jù)Shirahatti等［14］的研究結(jié)果，可大致推斷測(cè)點(diǎn)密度每減少50%，測(cè)量誤差相應(yīng)提高約3dB。陣列掃描聲強(qiáng)測(cè)量技術(shù)可采用的掃描方式有一維陣列掃描和二維陣列掃描，如圖3(a)所示，一維陣列掃描方式是在半圓弧上均勻布放矢量水昕器，通過(guò)水平方向的機(jī)械掃描覆蓋測(cè)量面。系統(tǒng)沿軸向的測(cè)點(diǎn)密度由電動(dòng)機(jī)步距決定，掃描間隔通過(guò)控制器進(jìn)行設(shè)置。因此，一維陣列掃描方式的測(cè)量精度由圓弧上固定水71

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