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振动和声压激励对水听器特性影响及改进措施

周佳晟  
【摘要】: 水听器要求具有低加速度灵敏度和高声压灵敏度,论文作者对水听器的特性开展了研究,内容主要包括两个方面: 1.机械振动对于光纤水听器的加速度灵敏度特性的影响。通过建立有限元模型,模拟水听器在激振器上环境振动试验,对水听器与不同支架、不同装配高度、不同装配角度等工况进行了固有特性和频率响应分析,给出了振动环境试验条件下水听器的主要特性评价,并为振动试验提出了试验方案建议。 2.结构参数对水听器声压灵敏度的影响。建立水听器感受声压工况的力学模型,通过改变弹性体长度、光纤缠绕层数、弹性体直径以及水听器探头部件的材料属性,研究水听器探头的结构参数对于其声压灵敏度的影响,给出性能的评价。同时,根据仿真试验结果,给出了关于水听器结构优化建议,以提升其性能。 论文共分五章。第一章引言介绍了水听器性能研究的相关背景和国内外研究现状,并概述了作者研究的基本思路。第二章介绍了水听器有限元模型的建立以及光纤层部分的等效化处理。第三章详细叙述了振动环境试验下水听器的加速度响应。第四章细致介绍了结构参数对水听器声压灵敏度的影响。第五章根据前面的分析结果,给出了试验方案与结构优化建议,以提高水听器的信噪比。 论文的创新点和研究进展可以归结为: ◆将水听器的光学特性与力学量紧密地联系起来,以有限元方法研究水听器的机械响应和声压探测性能。 ◆通过虚拟试验方法,将复杂的光纤层结构等效成均匀的正交各向异性材料,在误差较小的情况下不仅使有限元建模更加便捷,而且大大减小了计算量。 ◆在通用有限元软件的框架下,实施了水听器虚拟振动环境试验和声压探测工况的全过程,并给出了优化建议,对设计水听器具有重要的指导意义。


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