【摘要】：為了在設計階段實現(xiàn)推進泵水下低頻輻射噪聲的測試與評估,在模型泵水力性能測試裝置的基礎上,提出了基于矢量聲強法的模型泵水下輻射噪聲對比測試方法,研制了基于二維圓弧面掃描方式的推進泵模型水下輻射噪聲測試裝置。測試系統(tǒng)采用兩只一維矢量水聽器組成測試線陣,實現(xiàn)模型泵水下輻射聲功率的測試與計算。系統(tǒng)測試精度通過標準聲源進行驗證。結(jié)果表明:系統(tǒng)測量的絕對誤差不大于±2 d B,重復性誤差不大于±1.5 d B。該測試裝置為推進泵的噪聲控制及研究提供了比對測試試驗手段和分析基礎,也可為其他模型泵的噪聲評估提供參考。
【圖文】：

?m×寬2．6m×深2．7m的非消聲水池基本沒有吸聲性能，而且低頻聲在傳播過程中損耗很小，因此被測對象產(chǎn)生的輻射聲波會在水池池壁、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聲波與多次反射的反射聲波疊加的干涉場［3］。獲取聲功率的方法有基于聲壓測量的混響法和聲強測量法。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，因此混響法難以滿足低頻測量要求［4］。而聲強測量法是通過測量包圍聲源的一個包絡面上的聲強分布，再通過面積分計算輻射聲功率［5-6］。如圖1所示，在包絡面S內(nèi)沒有吸聲材料的情況下，水池壁面的反射聲或包絡面外其他干擾聲進入包絡面后仍會從包絡面出去，所以，反射聲或干擾聲的聲強在整個包絡面上的積分為零，理論上不影響聲強測量結(jié)果。圖1聲強法測量原理示意圖為了通過聲強測量獲得聲功率，在包絡面(下文稱為“測量面”)上的離散點測量垂直于該面的法向聲強，然后將法向聲強幅值與測點對應的面元面積相乘即可計算出通過該面元的聲功率;將所有面元的聲功率累加，即可得到通過測量面的聲功率。應用該方法可以估算模型泵的輻射聲功率級［7］。1．2聲強測量方法水下輻射聲強測量主要有:①基于互譜法的雙水聽器聲強測量法;②應用組合式矢量水聽器的矢量聲強測量法［8］。雙水聽器聲強測量法是將2個常規(guī)的聲壓水聽器相對放置，組成一個水聽器組，利用互譜法計算出水聽器組中心位置的聲強。其聲強計算誤差取決于2個水聽器的間距與上限頻率對應的波長之比。當水聽器間距不變時，測量頻率越低，2個水聽器測量信號的相位差越小，從而導致聲壓梯度的信噪比下降、測量誤差增大。因此，雙水聽器聲強測量法并不適用于低頻噪聲的測量，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，可測量信噪比－6dB以下的信號，具有很強的低信噪比測量能力;當矢量水聽器的尺寸與測量波長相比很小時，其指向性與頻率無關(guān)，并呈“8”字形或余弦形，低頻的接收性能特別突出，便于實現(xiàn)測量陣列的小型化［12-13］。綜上可見，在進行低頻測量時，雙水聽器聲強測量法具有很大的局限性，而矢量聲強測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。1．3聲強測量技術(shù)根據(jù)噴水推進泵模型水力試驗臺測試段的布局，測量面設計為半圓柱面，如圖2所示。推進泵試驗模型的標稱直徑為300mm，測量面半徑不小于700mm。為了減少聲泄漏，半圓柱形測量面的長度不小于1m。圖2半圓柱形測量面示意圖對于半圓柱形測量面，可采用的測量技術(shù)有離散聲強測量技術(shù)和陣列掃描聲強測量技術(shù)。采用離散聲強測量技術(shù)時，水聽器陣列根據(jù)測量面的面元劃分固定布置。水聽器間距與波長之比愈小則測量誤差愈小;但間距過小時，水聽器之間的聲散射效應又會導致測量結(jié)果偏離自由聲場結(jié)果。因此，水聽器的布置密度不僅會影響裝置成本，而且會影響測試精度，但目前尚無法準確計算測點密度減小所帶來的誤差。根據(jù)Shirahatti等［14］的研究結(jié)果，可大致推斷測點密度每減少50%，測量誤差相應提高約3dB。陣列掃描聲強測量技術(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，通過水平方向的機械掃描覆蓋測量面。系統(tǒng)沿軸向的測點密度由電動機步距決定，掃描間隔通過控制器進行設置。因此，一維陣列掃描方式的測量精度由圓弧上固定水71

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