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實驗名稱：水下聲學(xué)器件定向發(fā)射性能實驗 研究方向：聲學(xué)超材料、五模超材料、定向發(fā)射 實驗?zāi)康模?/strong>驗證水聲環(huán)境下基于五模材料填充的異形龍伯透鏡器件的定向發(fā)射性能。 測試設(shè)備：信號發(fā)生器，ATA-214功率放大器，聲源換能器、水聽器、數(shù)據(jù)信號采集系統(tǒng)等。 實驗過程：基于聲學(xué)發(fā)射和接收的互異性，本次實驗選擇對定向接收性能進(jìn)行實驗。實驗測量系統(tǒng)布置方面，聲學(xué)器件以及測量器材布置如圖一所示，待測的水下聲學(xué)器件放置于水深350mm處，器件左側(cè)同一深度上放置有換能器，通過連接信號發(fā)生器以及ATA-214功率放大器對揚(yáng)聲器的發(fā)射信號進(jìn)行控制。器件后方同一深度上放置懸掛一水聽器，由步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制，使水聽器在水池寬度方向進(jìn)行橫移，水聽器同數(shù)據(jù)信號采集系統(tǒng)連接，水聽器將接收到的聲信號轉(zhuǎn)化為電信號，最終在電腦中利用數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行采集和分析。 圖一水下實驗布置示意圖 圖二實際水下實驗布置圖 實驗裝置本次器件定向發(fā)射實驗是在位于華中科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院的結(jié)構(gòu)實驗室內(nèi)的水池進(jìn)行的，實驗室內(nèi)環(huán)境噪聲較低。該實驗需要滿足近似平面波條件和穩(wěn)態(tài)散射條件。本次實驗的脈沖正弦波頻率為40kHz，波長為37.5mm，約為水池深度的百分之五，基本滿足近似平面波條件。穩(wěn)態(tài)散射條件方面，本次實驗采用脈沖正弦波對模型進(jìn)行發(fā)射，并在采集到的回波中分析濾波后的波形部分。水下聲學(xué)器件模型最長處為100mm，最寬處為114mm，底邊寬度為62mm，高度為10mm，上下放置有兩片厚度為1mm的薄片。該器件所用的材料為光敏樹脂，其密度為1140kgm-3，楊氏模量為2.2GPa，泊松比為0.4。超材料幾何參數(shù)方面，晶胞最大長度a=2mm，空腔的寬度d=0.201mm，相鄰空腔的角寬度ɑ=60°。 圖三水下聲學(xué)器件示意圖 實驗結(jié)果：針對水下環(huán)境異形龍伯透鏡器件的聲波接收實驗，對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到20kHz至40kHz頻率范圍內(nèi)的頻域信號。分別對23kHz、27kHz、31kHz以及34kHz四個頻率下，器件定向接收的聲壓增幅曲線進(jìn)行了繪圖，并同相應(yīng)的有限元仿真結(jié)果進(jìn)行了對比，如圖四至圖七所示。分析曲線可以發(fā)現(xiàn)，實驗和仿真結(jié)果的曲線趨勢較為接近，中部測點(diǎn)（器件底邊中部）處具有峰值，部分測點(diǎn)處實驗和仿真結(jié)果在數(shù)值上有一定差異。波峰半能量寬度方面，實驗值略大于仿真值，23kHz附近實驗值較大，34kHz附近實驗值同仿真值對應(yīng)較好�？傮w上分析，實際器件在23kHz至34kHz范圍內(nèi)實現(xiàn)了對平面波的匯聚，根據(jù)聲學(xué)發(fā)射和接收的互異性，器件聲學(xué)定向發(fā)射的特性通過該實驗得到了間接證明，在實驗上證明了該水下定向發(fā)射器件設(shè)計的有效性。圖：ATA-214高壓放大器指標(biāo)參數(shù) 本資料由Aigtek安泰電子整理發(fā)布，更多案例及產(chǎn)品詳情請持續(xù)關(guān)注我們。西安安泰電子Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商，樣機(jī)都支持免費(fèi)試用。功率放大器www.aigtek.com |
