ASAC系统中两维声辐射模态传感器设计的研究

【摘要】： 自八十年代后期以来，为了更为有效地降低结构声辐射，人们提出了主动结构声学控制(ASAC)。其中以声辐射模态为基础的ASAC系统是近年来的研究热点。这种方法是通过声辐射模态的抑制来使结构的辐射声功率降低。ASAC系统最终的目的是控制辐射声功率。声辐射模态相互正交，每一阶声辐射模态下的声功率相互独立。声辐射模态由辐射体的几何形状和振动频率决定，与辐射体本身的材料特性以及边界条件无关；特别是在中低频率时，声辐射模态对应的辐射效率随模态阶数的增加而迅速降低。声辐射模态伴随系数与对应的辐射声功率成正比。 通过抵消前N阶声辐射模态伴随系数，就可以使总声功率降低。因此我们必须设计出误差传感器来测量所需控制的声辐射模态伴随系数。由于PVDF(polyvinylidene fluoride聚偏氟乙烯)是一种新型的压电高分子材料，它不仅密度低，而且具有较强的压电性，机械性、可塑性好等特点。用特定形状的PVDF薄膜作为误差传感器，将它贴在结构体表面上时，对系统产生很小的影响。 本文是在声辐射模态理论以及两维分布式压电传感器方程的基础上，利用PVDF独特的积分特性，以简支矩形板为例，设计了PVDF压电薄膜传感器用于测量简支板第一、二、三阶声辐射模态伴随系数。并在理论上进行数值分析比较可知，这种特定形状的PVDF薄膜作为误差传感器是可行的。