本文關(guān)鍵詞：基于超材料的聲波主動控制技術(shù)研究

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【摘要】：消聲瓦由于優(yōu)良的聲學(xué)性能被廣泛應(yīng)用于潛艇隱身方面。隨著聲吶探測向低頻段方向發(fā)展,為保證潛艇的寬頻帶隱身效果需增加消聲瓦厚度,但消聲瓦厚度的進(jìn)一步增加受潛艇本身性能等要求的限制,因此急需探索能夠?qū)崿F(xiàn)潛艇寬頻帶隱身的結(jié)構(gòu)或材料。聲學(xué)超材料由于具有獨特的頻帶結(jié)構(gòu)、等效負(fù)參數(shù)等超常聲學(xué)性質(zhì)為寬頻聲波的控制提供了新方向,其中主動聲學(xué)超材料具有結(jié)構(gòu)靈活、質(zhì)量輕、體積小等優(yōu)點,能夠?qū)崿F(xiàn)對寬頻聲波的主動調(diào)控。然而目前對聲學(xué)超材料中聲波傳輸?shù)闹鲃涌刂蒲芯枯^少,現(xiàn)有的理論主要集中在聲學(xué)超材料負(fù)等效參數(shù)和超常聲學(xué)性質(zhì)的研究方面。因此,本文采取理論分析、數(shù)值模擬和實驗研究等相結(jié)合的方法,研究聲學(xué)超材料對聲波的主動調(diào)控技術(shù),具體研究包括以下幾個方面:基于傳遞函數(shù)法和LC諧振原理建立了聲學(xué)超材料頻帶主動調(diào)控數(shù)學(xué)模型,研究了頻帶結(jié)構(gòu)對聲學(xué)超材料吸聲性能的影響規(guī)律,運(yùn)用阻尼材料被動吸聲原理,結(jié)合壓電材料機(jī)電耦合特性設(shè)計了聲學(xué)超材料結(jié)構(gòu),引入回轉(zhuǎn)器回路作為聲學(xué)超材料頻帶主動調(diào)控模塊,得出了外接電路參數(shù)對聲學(xué)超材料頻帶分布的影響規(guī)律,仿真分析了聲學(xué)超材料的頻帶分布和吸聲性能,為后續(xù)進(jìn)行聲學(xué)超材料頻帶分布實驗及優(yōu)化結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。通過理論分析和仿真模擬相結(jié)合的方法,研究了壓電材料的聲阻抗主動調(diào)控方法,運(yùn)用傳遞函數(shù)法建立了聲學(xué)超材料聲阻抗調(diào)節(jié)計算模型,研究了通過外接電壓改變聲學(xué)超材料聲阻抗的技術(shù),運(yùn)用可編程程序控制語言編寫了電壓控制算法,搭建了聲學(xué)超材料聲阻抗實時控制系統(tǒng),實現(xiàn)聲波檢測、信號運(yùn)算、聲阻抗調(diào)控等功能,仿真聲學(xué)超材料的吸聲系數(shù)、聲阻抗的分布及其變化規(guī)律。搭建聚脲制備實驗臺,采用密度小、成本低的粉煤灰空心球制備了聚脲空心球阻尼層材料,制作了聲學(xué)超材料實物。建立高、低頻聲波測試系統(tǒng),研究其頻帶和聲阻抗的調(diào)控規(guī)律和影響因素,改變聲學(xué)超材料外部調(diào)控模塊參數(shù),得出了外接電路和外接電壓對聲學(xué)超材料聲學(xué)性能的影響規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：消聲瓦 聲學(xué)超材料 主動調(diào)控 傳遞函數(shù)法 頻帶結(jié)構(gòu) 聲阻抗
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB34
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題研究的目的及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 消聲瓦發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 聲學(xué)超材料研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.3 聲波主動控制技術(shù)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 主要研究內(nèi)容16-17
• 第2章 聲學(xué)超材料頻帶主動調(diào)控技術(shù)研究17-34
• 2.1 聲學(xué)超材料頻帶分布模型17-21
• 2.1.1 聲學(xué)超材料中聲波運(yùn)動方程17-18
• 2.1.2 聲學(xué)超材料傳遞函數(shù)18-20
• 2.1.3 聲學(xué)超材料頻帶結(jié)構(gòu)20-21
• 2.2 聲學(xué)超材料頻帶調(diào)控模型21-27
• 2.2.1 聲學(xué)超材料傳遞矩陣的推導(dǎo)21-26
• 2.2.2 頻帶控制的原理與方法26-27
• 2.3 聲學(xué)超材料頻帶調(diào)控結(jié)構(gòu)設(shè)計27-28
• 2.3.1 聲學(xué)超材料阻尼層結(jié)構(gòu)設(shè)計27-28
• 2.3.2 聲學(xué)超材料壓電層結(jié)構(gòu)設(shè)計28
• 2.4 聲學(xué)超材料頻帶調(diào)控性能分析28-33
• 2.4.1 含純聚脲聲學(xué)超材料頻帶調(diào)控性能分析29-32
• 2.4.2 含聚脲空心球聲學(xué)超材料頻帶調(diào)控性能分析32-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第3章 聲學(xué)超材料聲阻抗主動調(diào)控技術(shù)研究34-45
• 3.1 聲學(xué)超材料聲阻抗調(diào)控模型34-37
• 3.1.1 聲學(xué)超材料壓電層聲阻抗調(diào)控模型34-36
• 3.1.2 聲學(xué)超材料阻尼層聲阻抗模型36-37
• 3.2 聲學(xué)超材料聲阻抗控制技術(shù)研究37-39
• 3.2.1 聲學(xué)超材料聲阻抗控制原理37-38
• 3.2.2 聲學(xué)超材料聲阻抗控制算法38-39
• 3.3 聲學(xué)超材料聲阻抗調(diào)控結(jié)構(gòu)設(shè)計39-41
• 3.3.1 聲學(xué)超材料聲阻抗調(diào)控各子層結(jié)構(gòu)設(shè)計39-40
• 3.3.2 聲學(xué)超材料聲阻抗控制系統(tǒng)設(shè)計40-41
• 3.4 聲學(xué)超材料聲阻抗調(diào)控性能分析41-44
• 3.4.1 含純聚脲聲學(xué)超材料聲阻抗調(diào)控性能分析41-43
• 3.4.2 含聚脲空心球聲學(xué)超材料聲阻抗調(diào)控性能分析43-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第4章 聲學(xué)超材料聲學(xué)性能實驗研究45-61
• 4.1 聲學(xué)超材料的制備45-47
• 4.2 聲學(xué)超材料聲學(xué)性能測試47-51
• 4.2.1 聲學(xué)超材料聲學(xué)性能測試原理47-49
• 4.2.2 聲學(xué)超材料寬頻帶聲學(xué)性能測試系統(tǒng)49-51
• 4.3 頻帶調(diào)控和聲阻抗調(diào)控技術(shù)的吸聲性能研究51-60
• 4.3.1 聲學(xué)超材料頻帶調(diào)控的吸聲性能研究52-56
• 4.3.2 聲學(xué)超材料聲阻抗調(diào)控的吸聲性能研究56-60
• 4.3.3 頻帶與聲阻抗調(diào)控技術(shù)的吸聲性能對比60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-62
• 參考文獻(xiàn)62-67
• 致謝67

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本文編號：977754