不完备采样条件下结构声辐射估计方法研究

本项目探讨不完备采样条件下结构声辐射预测的远场估计，研究非均匀布放速度传感器、利用振动结构边界条件、振动-近场声信息融合这三个因素对远场声辐射估计精度的影响。经查询，国内外目前还没有类似的研究，在理论上和应用上都有重大意义。在理论上，本项目试图突破现有的单独基于结构表面振动速度或近场声压分布进行远场声辐射估计的方法，提出振动-近场声信息融合的结构声辐射估计方法；在应用上，本项目有望提出在不完备采样条件下提高结构声辐射估计精度的解决方案，形成一项国民经济和国防建设中迫切需要的传感器配置优化的高新技术。

弹性结构受激后振动和声辐射的估计在低噪声产品研制、环境噪声治理以及大型设备运行状态监测等方面非常重要。实际应用中，往往只能布放有限个传感器获取结构部分位置处的振动信息或近场声信息，制约了声辐射估计的准确性。本项目研究在信息获取不完备条件下准确估计远场声辐射的问题。首先研究了在圆柱壳体表面均匀布放速度传感器时，传感器数目对声辐射估计精度的影响，发现估计场点声压级或辐射声功率级所需的传感器数目随着频率的升高而增加，在场点声压级或辐射声功率级曲线的峰值频率附近，需要的传感器数目出现谷值；比较了结构声辐射估计中两种方法对传感器数目的要求：估计精度要求高时，振动模态展开法所需采样点数一般远少于直接积分法，降低估计精度要求，两种方法所需采样点数目都会减少，直接积分法减少得更快；建立了从壳体振动估计辐射声功率的神经网络模型，对网络参数优化后声功率级估计误差低于1 dB。其次考察了现有计算不同边界条件下结构振动响应的级数展开法，发现对于单点激励的情况，计算结果与理论解在结构中心位置速度曲线的低谷处存在偏差，有待进一步改进；基于振动模态理论，对带有阻抗背墙的微穿孔板的振动-声响应建立了解析模型，使用分流扬声器实现阻抗背墙，与微穿孔板组成复合吸声结构，仿真和实验表明所提出的复合结构在低频具有较好的吸声特性，且结构厚度可调节。最后讨论了开口房间内变压器噪声有源控制中代价函数的选取问题，在开口面近场布放误差传声器测得声压，用近场声压平方和代替辐射声功率作为代价函数可以有效地实现远场噪声控制，100 Hz和200 Hz降噪量分别为15 dB和8 dB左右。