一種外場聲激勵船舶振動噪聲傳遞路徑分析方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及的是一種船舶測試【技術領域】的檢測方法，具體是一種船舶系統(tǒng)結構振動和噪聲的傳遞路徑分析方法。本發(fā)明包括：設定船舶內外加速度傳感器以及船舶外部水聽器測量通道信息；根據(jù)各個振動傳感器的實際測量位置，對振動測點按照設備機腳、隔振裝置、管系、船舶內側、船舶外側進行分級歸類；采用高功率聲源，根據(jù)輻射噪聲的主要特征頻譜，發(fā)射聲信號對艦殼重點部位進行激勵并進行數(shù)據(jù)采集；根據(jù)上述計算結果進行傳遞路徑貢獻量分析，路徑貢獻量分析是將每條路徑在評估點產(chǎn)生的響應分量與總響應相比，計算各路徑響應分量在總響應中所占的貢獻量。能夠解決船舶內部難以激勵的情況，對今后船舶的傳遞路徑分析具有一定的參考價值。
【專利說明】-種外場聲激勵船舶振動噪聲傳遞路徑分析方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種船舶測試【技術領域】的檢測方法，具體是一種外場聲激勵船舶 振動噪聲傳遞路徑分析方法。

【背景技術】
[0002] 船舶的聲隱身性能是衡量船舶的安全性和作戰(zhàn)性能的重要指標，最大限度地保持 船舶的聲隱身性，對于提高船舶的生存能力、發(fā)揮作戰(zhàn)效能和保持有效的戰(zhàn)略威懾有著重 大的意義。福射噪聲是各種無源聲納和聲學武器探測船舶的主要目標信息，是破壞其聲隱 身性能的主要因素。因此降低船舶的水下福射噪聲具有重要意義。船舶本身是一個十分復 雜的嗓聲源，主要噪聲源可歸納為：機械噪聲、水動力噪聲、螺旋獎噪聲。在一定的航速下， 船舶主要聲源之一的機械噪聲進行有效治理成為進一步降低潛艇福射噪聲水平的關鍵， 也是船舶噪聲控制的主要方向。船舶機械噪聲福射主要通過是由船舶上設備開啟后，機械 設備的振動通過浮俊等裝置帶動船舶振動，在船舶表面形成自噪聲，自噪聲向遠場福射形 成為福射噪聲。通過對振動傳遞途徑的隔離能夠實現(xiàn)對機械設備所產(chǎn)生振動傳播的控制， 能夠有效地減小設備的機械福射噪聲，所W對其傳遞路徑的確定是實現(xiàn)隔離的首要工作。
[0003] 文獻"基于傳遞函數(shù)的潛艇噪聲傳遞路徑分析"運用相干分析和傳遞函數(shù)分析， 計算了浮俊在某一單頻的激勵下，在其周圍的艇體內部四個測點，W及該四個測點到艇體 表面的兩個測點，及它們到福射噪聲的相干分析值和傳遞函數(shù)值，通過比較得出的浮俊振 動傳遞路徑。文獻"艦船振動噪聲源傳遞路徑分析及試驗驗證，振動與沖擊，2013, 32 (22)" 針對工況傳遞路徑分析方法在工程應用中雖具吸引力、尚存準確性難W滿足船舶實際應用 需求等問題，將多源信號視為卷積混疊，提出禪合振動噪聲源分離方法。建立船舶工況傳遞 路徑分析模型，結合船舶傳遞路徑振聲測試試驗對模型可行性、正確性進行驗證。結果表 明，新工況傳遞路徑分析模型可準確、高效進行船舶噪聲源識別、聲場預報及狀態(tài)監(jiān)測。兩 種方法都是正向分析，而正向分析在工程實際應用當中對某些部位難W激勵。
[0004] 基于此，本發(fā)明借鑒前人經(jīng)驗，提出外場聲激勵船舶振動噪聲傳遞路徑分析方法， 該方法能夠解決某些重要部位難W激勵的情況。


【發(fā)明內容】

[0005] 為了克服工程應用某些部位難W激勵，本發(fā)明采用外部聲激勵，逆向分析船舶的 傳遞路徑。
[0006] 本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案：一種外場聲激勵船舶振動噪聲傳遞路 徑分析方法，其特點是包括W下步驟：
[0007] (a)設定船舶內外加速度傳感器W及船舶外部水聽器測量通道信息。
[0008] 化）根據(jù)各個振動傳感器的實際測量位置，對振動測點按照設備機腳、隔振裝置、 管系、船舶內側、船舶外側進行分級歸類。
[0009] (C)采用高功率聲源，根據(jù)福射噪聲的主要特征頻譜，發(fā)射聲信號對艦殼重點部位 進行激勵并進行數(shù)據(jù)采集。
[0010] (d)設定信號分析的參數(shù)：采樣頻率、積分時間、窗函數(shù)類型、頻譜分辨率。
[0011] (e)對各個通道采集的數(shù)據(jù)進行功率譜分析，根據(jù)分級歸類的結果，對各級輸入測 點與輸出測點進行相干系數(shù)分析。
[0012] (f)根據(jù)功率譜分析W及相干系數(shù)分析結果，選擇測量信噪比高的有效分析頻段 范圍。
[0013] (g)根據(jù)多個工況的數(shù)據(jù)信息，采用工況傳遞路徑分析方法計算系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 矩陣。
[0014] 化）根據(jù)上述計算結果進行傳遞路徑貢獻量分析，路徑貢獻量分析是將每條路徑 在評估點產(chǎn)生的響應分量與總響應相比，計算各路徑響應分量在總響應中所占的貢獻量。
[0015] (i)得到系統(tǒng)主要傳遞路徑。
[0016] 本發(fā)明所采用的方法，克服了工程應用某些部位難W激勵的情況，能更加全面的 分析船舶的傳遞路徑分析。
[0017] (j)采用激勵設備對船舶內部機械設備進行振動激勵，船舶外部采用聲壓水聽器 測量振動福射噪聲，重復步驟（a)-化）、（d)-(i)，正向驗證逆向測量結果。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是；能夠解決船舶內部難W激勵的情況，對今后船舶的傳遞路 徑分析具有一定的參考價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1傳遞路徑分析模型。
[0020] 圖2聲激勵振動噪聲傳遞路徑測試系統(tǒng)工作示意圖。
[0021] 圖3船舶傳遞路徑分析流程圖。
[0022] 圖4用傳遞函數(shù)原理得到的示意圖（不相干）。
[0023] 圖5用傳遞函數(shù)原理得到的示意圖（相干）。

【具體實施方式】
[0024] 結合附圖和實例對本發(fā)明進一步說明。
[0025] 本發(fā)明公布了 一種外場聲激勵船舶振動噪聲傳遞路徑分析方法。首先設定船舶內 外加速度傳感器W及船舶外部水聽器測量通道信息；再根據(jù)各個振動傳感器的實際測量位 置，對振動測點按照設備機腳、隔振裝置、管系、船舶內側、船舶外側進行分級歸類；之后采 用高功率聲源，根據(jù)福射噪聲的主要特征頻譜，發(fā)射聲信號對艦殼重點部位進行激勵并進 行數(shù)據(jù)采集；再設定信號分析的參數(shù)：采樣頻率、積分時間、窗函數(shù)類型、頻譜分辨率，并對 各個通道采集的數(shù)據(jù)進行功率譜分析；根據(jù)分級歸類的結果，對各級輸入測點與輸出測點 進行相干系數(shù)分析；根據(jù)功率譜分析W及相干系數(shù)分析結果，選擇測量信噪比高的有效分 析頻段范圍；根據(jù)多個工況的數(shù)據(jù)信息，采用工況傳遞路徑分析方法計算系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 矩陣；根據(jù)上述計算結果進行傳遞路徑貢獻量分析，路徑貢獻量分析是將每條路徑在評估 點產(chǎn)生的響應分量與總響應相比，計算各路徑響應分量在總響應中所占的貢獻量，得到系 統(tǒng)主要傳遞路徑。最后采用激勵設備對船舶內部機械設備進行振動激勵，船舶外部采用聲 壓水聽器測量振動福射噪聲，重復W上步驟，正向驗證逆向測量結果。為了更好的分析船 舶的傳遞路徑，設計了 w上方法，對工程實踐中船舶的傳遞路徑分析具有指導意義。
[0026] (a)如圖2所示，首先設定船舶內外加速度傳感器W及船舶外部水聽器測量通道 信息；再根據(jù)各個振動傳感器的實際測量位置，對振動測點按照設備機腳、隔振裝置、管系、 船舶內側、船舶外側進行分級歸類；然后設定信號分析的參數(shù)：采樣頻率、積分時間、窗函 數(shù)類型、頻譜分辨率。
[0027] 化）對各個通道采集的數(shù)據(jù)進行功率譜分析。
[0028] (C)根據(jù)分級歸類的結果，對各級輸入測點與輸出測點進行相干系數(shù)分析。
[0029] (d)根據(jù)功率譜分析W及相干系數(shù)分析結果，選擇測量信噪比高的有效分析頻段 范圍。
[0030] (e)在時域和頻域上分別計算測量系統(tǒng)的傳遞率，并且根據(jù)多個工況的數(shù)據(jù)信息， 采用工況傳遞路徑分析方法計算系統(tǒng)的傳遞函數(shù)矩陣。
[0031] (f)根據(jù)上述計算結果進行傳遞路徑貢獻量分析，路徑貢獻量分析是將每條路徑 在評估點產(chǎn)生的響應分量與總響應相比，計算各路徑響應分量在總響應中所占的貢獻量， 得到系統(tǒng)主要傳遞路徑。
[0032] (g)再重復W上步驟正向驗證。
[0033] 表1傳遞函數(shù)理想矩陣（不相干）。
[0034] 表2傳遞函數(shù)仿真矩陣（不相干）。
[0035] 表3傳遞函數(shù)理想矩陣（相干）。
[0036] 表4傳遞函數(shù)仿真矩陣（相干）。
[0037] 根據(jù)表2,找出最大的H個數(shù)，其對應于3條主要的傳遞路徑。
[0038] 根據(jù)表4,找出最大的H個數(shù)，其對應于3條主要的傳遞路徑。
[0039] 由此我們可W得出主要的傳遞路徑，如示意圖。
[0040]

【權利要求】
1. 一種外場聲激勵船舶振動噪聲傳遞路徑分析方法，其特征在于： (a) 設定船舶內外加速度傳感器以及船舶外部水聽器測量通道信息； (b) 根據(jù)各個振動傳感器的實際測量位置，對振動測點按照設備機腳、隔振裝置、管系、 船舶內側、船舶外側進行分級歸類； (c) 采用高功率聲源，根據(jù)輻射噪聲的主要特征頻譜，發(fā)射聲信號對艦殼重點部位進行 激勵并進行數(shù)據(jù)采集； (d) 設定信號分析的參數(shù)：采樣頻率、積分時間、窗函數(shù)類型、頻譜分辨率； (e) 對各個通道采集的數(shù)據(jù)進行功率譜分析，根據(jù)分級歸類的結果，對各級輸入測點與 輸出測點進行相干系數(shù)分析； (f) 根據(jù)功率譜分析以及相干系數(shù)分析結果，選擇測量信噪比高的有效分析頻段范 圍； (g) 根據(jù)多個工況的數(shù)據(jù)信息，采用工況傳遞路徑分析方法計算系統(tǒng)的傳遞函數(shù)矩 陣； (h) 根據(jù)上述計算結果進行傳遞路徑貢獻量分析，路徑貢獻量分析是將每條路徑在評 估點產(chǎn)生的響應分量與總響應相比，計算各路徑響應分量在總響應中所占的貢獻量； (i) 得到系統(tǒng)主要傳遞路徑； (j) 采用激勵設備對船舶內部機械設備進行振動激勵，船舶外部采用聲壓水聽器測量 振動輻射噪聲，重復步驟（a)-(b)、（d)-(i)，正向驗證逆向測量結果。
【文檔編號】G01M99/00GK104502127SQ201410659237
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月19日 優(yōu)先權日:2014年11月19日
【發(fā)明者】莫世奇, 楊衛(wèi)東, 楊德森, 方爾正, 時勝國, 朱中銳, 張攬月, 胡博, 李松, 洪連進, 李思純, 時潔 申請人:哈爾濱工程大學