艦船噪聲實時監(jiān)控系統(tǒng)與預(yù)報技術(shù)研究.pdf

1、艦船噪聲實時監(jiān)控系統(tǒng)與預(yù)報技術(shù)研究是當(dāng)今世界各海軍強(qiáng)國研究與應(yīng)用的熱點，是艦船聲隱身設(shè)計和建造的重要組成部分，它對提高艦船的戰(zhàn)斗性能具有重要的戰(zhàn)術(shù)與戰(zhàn)略意義。本課題以帶有動力設(shè)備的某艦船模型為研究對象，利用虛擬儀器技術(shù)與試驗相結(jié)合的方法，對該艦船自噪聲實時監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)進(jìn)行了探索和嘗試。 本文主要包括以下幾方面的內(nèi)容：第一，通過充分的論證與分析，提出了艦船噪聲監(jiān)控預(yù)報的方法及實施方案。第二，以LABVIEW為開發(fā)工具，設(shè)計了艦船

2、噪聲實時監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)以艦船中的主噪聲源－柴油機(jī)、減速齒輪箱、發(fā)電機(jī)組、水泵、風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)、主機(jī)艙、舵機(jī)艙為對象，實現(xiàn)信號的采集、監(jiān)測、分析、存儲以及對振動噪聲超標(biāo)的異常情況進(jìn)行報警等功能，利用噪聲預(yù)報理論，可以預(yù)報艦船的機(jī)械噪聲。其中信號分析模塊又包括時域分析、FFT頻譜分析、相位譜分析、統(tǒng)計特性分析，三分之一倍頻程譜分析。第三：以帶有動力裝置的艦船模型為對象，進(jìn)行模態(tài)試驗，利用STAR6.0軟件識別出了該模型0-400Hz的各階固

3、有頻率，振型以及阻尼比等參數(shù)，并對艦船的振動特性進(jìn)行了分析。第四，根據(jù)模態(tài)分析理論和已識別的模態(tài)參數(shù)，推導(dǎo)出了任意兩點之間的傳遞率公式，并編寫MATLAB程序，實現(xiàn)了艦船模型兩點之間傳遞函數(shù)的計算，并通過試驗加以驗證。第五：假想該艦船水下結(jié)構(gòu)為平板結(jié)構(gòu)，依據(jù)相關(guān)理論，結(jié)合模態(tài)試驗，利用MATLAB軟件和模態(tài)識別的參數(shù)編寫程序計算得到該艦船模型的0－6000Hz水下聲輻射效率。第六，依據(jù)傳感器逐步消減法次優(yōu)理論和模態(tài)參數(shù)，通過MATLAB

4、編程，對艦船水下結(jié)構(gòu)傳感器的配置進(jìn)行了優(yōu)化計算，得到了些初步的結(jié)論。第七，實測振動源腳點的振動，依據(jù)兩點之間的傳遞率與聲輻射效率，對比實艦，計算得到該艦船機(jī)械水下振動級與噪聲級。同時對設(shè)計的艦船噪聲實時監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了現(xiàn)場測試，系統(tǒng)自動得到的結(jié)果與上述理論計算結(jié)果大體相同，從而驗證了系統(tǒng)的正確性。 本論文依據(jù)試驗與相關(guān)理論確定了艦船模型兩點之間的傳遞率和水下聲輻射效率，在此基礎(chǔ)上初步設(shè)計了艦船噪聲實時監(jiān)控系統(tǒng)，并通過動力設(shè)備的運轉(zhuǎn)

5、，實測振動源振動，進(jìn)而計算艦船機(jī)械水下的振動級與噪聲級，同時通過現(xiàn)場試驗驗證了虛擬儀器設(shè)計的運行效能。這些為艦船噪聲實時監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)提供了一定的參考，也為后續(xù)系統(tǒng)的進(jìn)一步開發(fā)做了些有益的探索。 總之“艦船噪聲實時監(jiān)控系統(tǒng)與預(yù)報技術(shù)研究”以海軍艦船的聲隱身為研究背景，采用虛擬儀器檢測技術(shù)、傳感器優(yōu)化配置技術(shù)以及振動模態(tài)分析技術(shù)，設(shè)計了艦船的聲學(xué)特性監(jiān)測預(yù)報系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，對監(jiān)測預(yù)報系統(tǒng)相關(guān)的測量、信號分析與聲學(xué)預(yù)報技術(shù)開展了較為