《超磁致伸縮複合智慧型消聲瓦主動回聲抑制研究》是依託天津大學，由唐俊擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：超磁致伸縮複合智慧型消聲瓦主動回聲抑制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：唐俊
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
從稀土超磁致伸縮材料的獨特性能入手，結合水聲換能器設計理念，研究薄型智慧型主動消聲瓦材料，滿足水下目標主動回聲抑制系統中的聲學覆蓋層（即智慧型消聲瓦）所必須的耐高壓、低頻工作、高作動效率、厚度薄、質量輕等要求。採用有限元方法對線性稀土超磁致伸縮換能器的結構和性能進行仿真與最佳化，將線性稀土超磁致伸縮換能器與輕質輻射面板相結合，採用固體激勵發聲的方法，構建厚度小於5cm且具有較大輻射聲功率的薄型智慧型消聲瓦作動材料。用最佳化的機電設計和高的低頻作動效率設計主動消聲瓦。採用嵌入式面板結構的方式將9塊智慧型材料敷設在水下目標大試樣模型表面，構建分散式主動回聲抑制系統，研究多通道有源控制算法，在高壓消聲水池中進行水下目標大試樣主動回聲抑制實驗。研製新的主動聲學覆蓋層複合材料和主動回聲控制系統，為水下目標回聲抑制提供新的技術途徑。
結題摘要
在海軍裝備中，尤其是對於潛艇來說，聲隱身技術是關係其生死存亡的核心技術。傳統的被動消聲技術完全依靠對被動式消聲瓦的結構研究和對材料的探索改良，受到了極大的挑戰。而探測聲吶早已採用主動聲吶，並且越來越低頻化，這就成為制約傳統被動消聲技術的瓶頸問題。對於主動探測聲吶的低頻化趨勢，傳統被動消聲技術早已顯得無能為力。這樣就無法滿足當前的實際需求。採用智慧型材料的主動控制技術不僅是應對低頻聲波的有效手段，相比於傳統隱身技術更加適用於實際工況。它不僅結合了計算機技術、數位訊號處理技術、自動控制理論及聲學理論等多學科多領域的綜合技術手段，而且套用了最新的智慧型材料。 由於水下目標主動消聲系統的套用環境較為特殊，覆蓋在目標表面的智慧型消聲瓦必須滿足耐高壓、低頻工作、高作動效率、厚度薄、質量輕等嚴格要求，使水下有源智慧型消聲結構與聲學材料的發展極為困難，制約主動回聲抑制技術的發展與套用。本文基於主動控制理論，圍繞大型水下目標主動抑制的核心問題，在理論以及實際套用等方面進行了探究探索。 項目的主要研究內容如下： （1）結合國內外新型智慧型材料，研究了壓電智慧型材料和超磁致伸縮智慧型材料的水下主動回聲抑制理論和方法。用有限元方法對智慧型材料進行仿真和最佳化，選擇最佳設計進行機電設計和低頻最佳化。 （2）進行多通道水下目標自適應控制系統研究。基於多通道LMS自適應算法和DSP實時處理系統，設計一套多通道水下目標自適應主動控系統。用於測量智慧型消聲瓦作動性能以及激勵層和感測層的傳遞函式，以便評估控制前後水下目標回聲抑制效果。 （3）靜水壓條件下大尺寸水下目標主動回聲抑制實驗研究。基於智慧型材料的設計結果及水下目標的自適應控制系統，首先在水聲聲管中進行單件智慧型材料的主動回聲抑制實驗。然後在大型可控壓力的水罐中，進行靜水壓條件下智慧型材料陣列主動回聲抑制實驗，評估智慧型材料的使用效果及自適應系統控制方法實際套用情況。 （4）進行大尺寸水下目標主動回聲抑制技術研究與預測。以智慧型消聲瓦材料的研製工作和靜水壓條件下水下大試樣主動回聲抑制實驗研究工作為基礎，分析基於多通道自適應算法的主動回聲抑制系統的複雜性與套用代價，討論將有源聲學結構套用到水下目標主動回聲抑制上的一般性規律。 （5）將有限尺寸的水下大試樣模型的主動回聲抑制研究進一步推進，結合水下目標低頻回波數值仿真技術，開展實際尺寸的水下目標主動回聲抑制技術研究。
