電壓放大器驅(qū)動壓電型水下聲源進行頻響函數(shù)測試的應用
【概述】
2025年武漢理工大學研究團隊發(fā)布論文《Experimental Study on the Acoustic Radiation Contribution of an Underwater Shell Based on the Reciprocity Principle》；研究中使用Aigtek安泰ATA-2082高壓放大器，搭建壓電型水下聲源測試系統(tǒng)。本研究采用互易法分析水下航行器內(nèi)部各種機械部件對水下聲輻射的貢獻。首先，直接實驗和互反實驗的頻率響應函數(shù)比較表明，頻率響應函數(shù)曲線的趨勢是一致的，幅值誤差在5dB以內(nèi)，驗證了互反性的有效性。隨后，基于互反頻率響應函數(shù)，對每個機械部件的聲輻射貢獻進行分析，并與通過操作傳遞路徑分析獲得的直接實驗貢獻進行比較。通過互反實驗和直接實驗識別的聲輻射貢獻的排序是一致的，貢獻誤差為10%。本研究為水下車輛中機械設(shè)備噪聲源的識別提供了參考。
實驗名稱：驅(qū)動壓電型水下聲源進行水下殼體頻響函數(shù)測試
研究方向：水下聲輻射
實驗內(nèi)容：水下航行器在運行過程中，其殼體內(nèi)部機械設(shè)備運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的水下聲輻射會對航行器的聲隱身性能造成顯著影響。采用頻響函數(shù)能夠準確評估殼體內(nèi)部不同位置處機械設(shè)備的聲輻射貢獻程度。然而，由于設(shè)備間存在聲振耦合效應，且殼體內(nèi)部空間狹小、實驗設(shè)備布置困難，頻響函數(shù)的直接測量往往難以開展。本研究旨在通過聲學互易方法測試水下航行器殼體的頻響函數(shù)，并評估其內(nèi)部不同位置設(shè)備的聲輻射貢獻度。實驗在消聲水池中進行，采用帶端板的圓柱殼結(jié)構(gòu)模擬實際航行器殼體，以克服內(nèi)部空間狹小、設(shè)備布置困難及聲振耦合效應導致的直接測量障礙。
測試設(shè)備：信號源、ATA-2082高壓放大器、水下聲源、水聽器、加速度傳感器、信號采集儀等。
實驗過程：
圖1：實驗系統(tǒng)布置
圖2：水下殼體實驗模型
首先，通過信號源產(chǎn)生白噪聲信號，經(jīng)功率放大器放大后驅(qū)動水下聲源，在水中產(chǎn)生聲波。在聲源附近布置多個水聽器，實時測量聲壓信號以計算聲源的體積速度。該聲壓場激勵殼體產(chǎn)生振動，殼體內(nèi)部的加速度傳感器同步采集振動響應信號。水聽器和加速度傳感器所獲數(shù)據(jù)均由信號采集儀采集并傳輸至計算機進行存儲與處理。基于聲源體積速度與殼體振動響應數(shù)據(jù)，計算頻響函數(shù)，進而分析殼體內(nèi)部不同位置設(shè)備對聲輻射的貢獻程度，實現(xiàn)基于聲學互易原理的間接測量與評估。
實驗結(jié)果：
圖3：水下聲壓和殼體振動響應
圖4：互易方法和直接測試頻響函數(shù)對比
ATA-2082高壓放大器可有效驅(qū)動壓電型水下聲源，水下聲壓和殼體振動響應明顯，相較背景噪聲高20dB以上，保障了數(shù)據(jù)的有效性。通過互易方法所測試的三分之一倍頻程頻響函數(shù)與直接測試結(jié)果，幅值相近、趨勢一致，證明了采用互易方法測試水下航行器頻響函數(shù)的有效性。
安泰放大器在此應用中的產(chǎn)品優(yōu)勢：
1.高電壓與大功率輸出——產(chǎn)生高信噪比信號，克服水下測試強衰減
2.寬頻帶覆蓋與高線性度——精準還原激勵信號，保障頻響函數(shù)計算精度
3.雙通道獨立輸出——簡化系統(tǒng)鏈路，提高測試效率
【推薦產(chǎn)品】：ATA-2082高壓放大器
圖：ATA-2082高壓放大器指標參數(shù)
本文實驗素材由西安安泰電子整理發(fā)布。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當規(guī)模的儀器設(shè)備供應商，樣機都支持免費試用。西安安泰電子是專業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測試儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)。如想了解更多功率放大器等產(chǎn)品，請持續(xù)關(guān)注安泰電子官網(wǎng)m.fjiakun.cn或撥打029-88865020。
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