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压电薄膜PVDF在振动结构声学主动控制(ASAC)中的应用

顾俭  
【摘要】: 振动结构声学主动控制(ASAC)是八十年代发展起来的一种新的控制结构振动噪声的方法。基于声辐射模态的ASAC控制是近几年提出来的分析结构振动辐射声场性质的一种有效方法。通过振动结构表面法向速度和表面声压之间的关系,给出板、梁振动结构的声辐射模态及其对应的辐射效率,并给出声辐射模态伴随系数的定义。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,而与辐射体本身的材料特性以及边界条件无关。声辐射模态在中、低频时,对应的辐射效率随着声辐射模态阶数的增加而迅速降低。本文在此基础上对板梁结构的声辐射模态及其对应的辐射效率进行了分析。 声辐射模态伴随系数的获取是基于声辐射模态理论进行ASAC控制中的重要环节。通过抵消前K阶声辐射模态的伴随系数,可以使得前K阶声辐射模态的声功率最小化。要控制前K阶声辐射模态必须设计特定形状的PVDF薄膜误差传感器以测量得到对应的辐射模态伴随系数。本文梁为例,给出了PVDF形状设计的结构模态方法,并针对任意边界条件和任意振速度分布,给出了利用正、余弦函数对声辐射模态和速度分布展开以设计PVDF形状的方法,使得设计出来的形状可以适用于任意边界条件和任意速度分布。 为对形状函数设计的结果进行验证,选取一组形状函数对简支梁、固定—固定梁和悬臂梁的前二阶声辐射模态伴随系数进行测量。实验结果表明,利用PVDF作为误差传感器来测量声辐射模态伴随系数是完全可行的,利用正、余弦函数展开的方法设计的PVDF形状函数设计制作的传感器可以用于任意边界条件和任意振动速度分布。


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