通过极点配置方法设计分流扬声器

提出极点配置方法设计分流扬声器电路参数,从而实现管道噪声控制。建立管道-扬声器耦合的数学模型以及分流扬声器数学模型,并求解得到分流扬声器控制系统的极点特征方程。运用主导极点的性质,推导出最佳的电阻值和电感值。并且通过数值计算分析分流扬声器在不同位置时的控制效果,从而分析得到最佳的分流扬声器位置。通过实验初步验证了所设计的分流扬声器控制管道噪声的效果。从数值计算和实验的结果中可以看出:通过极点配置方法设计的分流扬声器电路参数以及分流扬声器位置对管道噪声的控制效果良好。     

频率可调分流扬声器实验研究

分流扬声器是一种将声能转化为机械能进而转化为电能,最后以热能的形式耗散的新型共振吸声体结构,合理设计分流电路参数就可得到分流扬声器所需的固有频率。为了实现分流扬声器固有频率可调,文中提出了电感与负电阻电路串联的分流电路。实验结果表明,在通过负电阻电路抵消扬声器本身内阻后,扬声器固有频率随着电感值的增大而减小,可调范围介于开路与电阻趋于0且不加电感时的频率(98~278 Hz);将分流扬声器应用于管道噪声控制,当分流扬声器的固有频率与管道声模态匹配时,相应声压级可以降低8~10 dB。     

频率可调惯性作动器的设计与试验研究

提出用电感-负电阻分流电路来调节惯性作动器的固有频率,使惯性作动器可作为频率可调动力吸振器使用。分析了电感-负电阻电磁分流阻尼的理论模型,随后通过理论和试验分析了惯性作动器固有频率与分流电路参数的关系。以悬臂梁为控制对象,对所设计的可调惯性作动器控制效果进行试验研究。试验结果表明：在保证分流电路系统稳定的前提下,惯性作动器的固有频率随着电感值的降低而增加,惯性作动器的固有频率可以从原来的46.25 Hz调节至111.3 Hz。当惯性作动器固有频率与悬臂梁的固有频率相吻合时,在该固有频率附近悬臂梁的振动幅值降低90%。由此验证了所提出的通过电磁分流电路可以调节惯性作动器固有频率,在不改变惯性作动器物理结构的基础上,使其固有频率能跟踪受控结构的外干扰力频率,就可以充分发挥惯性作动器的吸振能力,最大限度地抑制结构振动。     

双层分流对冲穿孔管结构消声特性研究

发动机排气系统中的噪声特性为高频、宽频带，以及排气气流作用下产生的再生噪声，传统的消声结构不能有效地解决该噪声问题。因此，提出通过将锥形分流单元与双层穿孔管相结合的消声方法。首先通过一个锥形分流单元对进入消声器的气流进行分流，分流后的气流在第一层穿孔管外腔得到充分的减速，再经过第一层穿孔管进行初次消声，然后通过第二层穿孔管进行二次消声，最后通过第二层穿孔管上的小孔进入到对冲腔，使气流在对冲腔发生对冲，气流在对冲的过程中速度逐渐降低，再生噪声减小消声效果增强。通过对双层穿孔管结构的传递损失进行推导，分析结构参数对消声性能的影响，得到传递损失的影响因素与变化特性，并进行实验验证。实验结果表明：提出的消声方法能够在高频入射声波的情况下维持较高的传递损失和较宽的消声频带。     

基于负电阻电磁分流阻尼的结构振动控制

提出将负电阻模拟电路接入电磁分流阻尼(Elctromagnetic Shunt Damper，EMSD)的LRC分流电路以中和线圈直流电阻，从而增大电流和控制力，提高振动控制效果。推导将基于LRC分流的EMSD用于控制悬臂梁振动的状态空间模型，数值计算结果表明：加入负电阻能有效提高控制水平；LRC分流电路能控制悬臂梁任意一阶模态的振动；在结构固有频率较小时，EMSD能起到多模态控制效果，并且引入负电阻能在一定程度上使这种多模态控制效果更为显著。     

框架薄壁类结构压电分流阻尼多模态减振试验研究EI北大核心CSCD

以四边固支铝合金板(框架薄壁类结构)为研究对象开展了基于压电分流阻尼电路的多模态减振试验研究。首先,开展扫频激励下单压电片单模态减振试验,电路最优参数试验结果与理论计算结果相互吻合,同时发现电路最优参数可在一个区间内取值,而不需要与理论计算值保持绝对一致,表明压电分流阻尼电路具有良好的工程实用性;然后,基于阻塞电路开展了扫频激励下多模态减振试验,通过多个压电片实现了20~2 000 Hz内振动能量下降20.2%的减振效果,同时在一些主要模态频率处峰值控制效果可达63%,试验充分验证了多压电片多模态减振的可行性;最后,在噪声载荷激励下开展了多模态电路减振试验,在20~2 000 Hz内铝合金板三个位置处加速度响应的均方根值分别降低了19.1%,18.2%,15.3%,在648 Hz处峰值分别下降了34.1%,33.3%,31.0%。试验结果表明,多模态电路在实际工程载荷条件下仍然具有一定的减振能力。     

压电分流阻尼控制精密机械结构振动的研究

采用负阻抗变换器解决了压电分流电路中大亨值线绕电感的内阻影响抑振效能的问题.对硬盘驱动器(HDD)的磁头驱动臂这种典型精密机械结构的振动响应进行了压电分流阻尼抑制实验,对比分析了电路构型和参数优化方法对抑制效果的影响,研究了在高频微振动情况下,结构振动响应幅值对压电分流电路的抑振效果的影响.实验结果表明,改进的压电分流阻尼技术能有效抑制HDD驱动臂及磁头的瞬态和稳态振动响应.     

具有分流对冲的穿孔管吸声方法

发动机的排气气流流速是影响消声器综合性能的重要参数,随着排气气流流速增加消声器内产生的再生噪声增加,使得消声器的吸声效果变差。为解决此问题,提出通过将排气气流进行分流与对冲降低排气气流流速来提高吸声效果的吸声方法。首先通过一个锥形分流单元将进入消声器的气流进行分流,分流后的气流通过穿孔管上的小孔进入到穿孔管内腔,使气流在穿孔管内腔发生对冲,从而降低排气气流流速提高吸声效果。通过对整体结构进行消声子单元划分、传递矩阵计算、传递损失自变量与因变量函数关系分析得到传递损失的影响因素与变化特性,并对理论模型进行实验验证。实验结果表明：提出的吸声方法可在高速排气气流的情况下,使传递损失始终维持在稳定状态,以入口气流流速从15 m/s 增加到45 m/s 为例,传递损失从26.5 dB降低到24.5 dB,降幅为0.075 %,证明了该结构具有良好且稳定的吸声效果。     

具有压电分流电路的声子晶体杆振动带隙研究

压电分流电路的电磁振荡可以使声子晶体杆产生局域共振带隙.分析了杆局域共振带隙的形成机理,运用传递矩阵法计算了杆的带隙结构,并对分流电路中电感、电容和电阻对局域共振带隙的影响进行了研究.压电分流电路的电磁振荡可以使压电片的等效弹性模量变为负值,从而使贴有压电片粱的弹性模量减小,当弹性模量实部等于零时,振动无法在杆中传播,形成局域共振带隙.通过改变分流电路中电感和电容参数可以方便的调节局域共振带隙的位置,为声子晶体带隙的主动控制提供一种新的方法.     

Kagome夹心板的多模态压电分流振动控制研究

针对Kagome夹心板的多模态振动控制问题,提出了一种独立模态压电分流振动控制方法。建立了结构与压电换能器耦合系统的有限元模型,之后详细阐述了Kagome夹心板的独立模态压电分流振动控制策略,并针对自由振动问题提出了一种实用的多分流电路参数优化方法。结果表明,提出的控制方法能显著提高Kagome夹心板结构的阻尼特性,加快自由振动的衰减,同时各压电分流电路之间具有很好的独立性。     

基于布局优化的压电分流阻尼抑振实验研究

建立了带压电分流阻尼系统的四边固支正方形弹性薄板振动控制的实验模型。针对其前五阶模态振动响应的抑制问题,以压电元件存储的电能最大化为优化目标,对采用多个压电元件的压电分流阻尼系统进行了布局优化分析。将压电元件布局优化后的压电分流阻尼系统应用于弹性薄板的多阶模态振动响应的抑制实验,分别研究了不同压电元件数量和布局对抑振效果的影响。在压电分流阻尼抑振实验中,与分流电路开路时相比,电路闭路后弹性薄板的频响函数在对应的模态频率处的幅值分别降低了11.90dB、16.94dB、16.94dB、19.91dB和16.77dB,说明经过布局优化后的压电分流阻尼系统使弹性薄板的前五阶稳态响应都得到了很好的抑制。同时也进行了非优化布局的压电分流阻尼抑振实验,实验结果对比表明,对压电元件进行布局优化可以明显提高压电分流阻尼系统的抑振效果。     

基于压电分支阻尼技术的航空发动机叶片振动抑制方法研究

开展基于压电分支阻尼技术的叶片振动抑制方法研究。首先,对于叶片结构和压电陶瓷构成的机电耦合系统,研究其有限元动力学建模方法及模型减缩技术;其次,分析了经典的谐振分支电路以及含负电容的电感-电阻分支电路的原理和方法;最后,实际构建上述压电分支电路,重点研究了大电感和负电容的物理实现方法,并通过实验考察压电分支阻尼对某型航空发动机压气机叶片结构振动抑制的效果。实验结果表明:该建模及分析方法引入了压电陶瓷“等效电容”的概念,能够准确地预测叶片-压电陶瓷机电耦合系统的动力学特性,具备处理实际复杂叶片结构的能力;谐振分支电路在抑制叶片单阶模态振动方面效果显著,负电容的引入能够有效地增强压电分支阻尼效应。     

分支电路压电阻尼系统的分析模型和基本特性

首先利用Hamilton原理推导了分支电路压电阻尼减振系统分析模型的一般表达式。然后,分别研究了具有电阻型、电感型、电阻-电感并联型和电阻-电感串联型分支电路的压电阻尼单自由度系统减振问题的分析模型,进行了相应的幅频特性的数值仿真,讨论了它们的基本特性及电学和机械参数变化对系统响应的影响等问题。最后给出结论以及今后要研究的问题。     

Thermal shunt for quick cool-down of two-stage closed-cycle refrigerator

An efficient and easy-to-build gas circuit is described which acts as a thermal shunt between the two stages of a Gifford-McMahon cooler (GMC) during the cool-down period of an experiment. With this circuit the high cooling power of the first stage is used to cool objects with a large heat capacity attached to the second stage like a superconducting magnet or, as in our case, a dilution refrigerator (DR) with a vacuum can. The circuit is driven by a small fraction of the helium gas of the Gifford-McMahon refrigerator and precools the DR from room temperature to a temperature of 50 K. The shunt circuit reduces the cool-down time by a factor of two in our cryostat.     

《货车怠速空压机进气噪声控制研究》

多种噪声源识别手段表明某载货汽车怠速异响噪声源为空压机进气噪声,对此,在空压机进气管上设计了扩张式消声器和干涉式消声器。包含进气消声器、空压机进气管、发动机进气管和空滤器的进气系统声学有限元分析结果表明,设计消声器的传声损失显著。在此基础上,对扩张式消声器和干涉式消声器试制了样件并进行了实车降噪效果验证。结果表明,设计消声器均能有效地降噪且干涉式消声器效果优于扩张式消声器。由于设计的干涉式消声器结构上的不足和空压机与发动机共用进气系统的特点,对干涉式消声器进行了工程化改进设计。工程化的干涉式消声器的声学有限元传声损失和实车降噪效果依然显著。干涉式消声器工程化设计虽然消声效果比干涉式消声器效果略差,但避免了其管路长易憋气的缺点。最后,对干涉式消声器工程化设计进行了储气筒升压测试,虽然升压时间略增加,但远优于国标要求。     

置于声源两侧的旁通管道噪声自抵消研究

利用轴流机械流动噪声的偶极子特性,把旁通管道置于轴流机械两侧,使其向两侧辐射的同幅反相声波相互抵消,从而降低其流动噪声。用平面波模型对噪声自抵消方法进行了分析,并通过仿真计算和实验研究进行了验证。研究表明：当旁通管有效长度为波长的整数倍时,插入损失最大;为半波长的奇数倍时,插入损失为零。与普通旁通管消声器不同,由于轴流机械辐射噪声主要为偶极子噪声,因此在趋于零的极低频段,旁通管自抵消系统的插入损失并不为零。频率趋于零时的插入损失与主管道和旁通管道的截面积比和有效长度比相关。平面波模型的理论结果与仿真计算结果以及空气管道实验结果在低频部分吻合较好,在中高频段平面波模型的峰值频率与仿真结果和实验结果略有差异。     

一种利用主曲线的说话人自适应方法

为了克服噪声对语音识别系统的影响,提出了一种基于主曲线的说话人自适应方法,这种方法可以通过一组主曲线描述所有状态的特征统计信息和码本参数之间的关系,并利用特征统计量在主曲线上的投影更新码本.当有背景噪声存在时,这种方法可以有效修正状态的特征统计信息以减弱或去掉噪声的影响.在863大词汇量连续语音识别数据库上的实验结果证明:这种方法相对于基线以及本征音说话人自适应算法,系统识别性能都有明显的提高.     

MFXRLS‐based adaptive feed‐forward controller implemented with velocity sensor identified by frequency response to improve actuator speaker performance in ANC systems

Abstract

To improve performance of a “dual voice coil” (DVC) actuator speaker in an active noise control (ANC) system, a speaker model that includes coupling dynamics and source of noise pressure is first derived to design an adaptive feed‐forward controller based on modified, filtered‐X, recursive‐least‐squares (MFXRLS) algorithm in this investigation. A novel velocity sensor measuring velocity of the speaker face is further developed by use of a frequency‐response method. Two transfer functions required for the velocity sensor are identified in two steps: (i) the adaptive feed‐forward controller is applied to keep speaker face velocity zero to identify the first transfer function; and (ii) the second transfer function is then obtained experimentally using the first transfer function. Performance of the established velocity sensor is similar to that of a Polytec OFV2100 laser velocity transducer. This velocity sensor is then incorporated with the adaptive feed‐forward controller to control the DVC actuator speaker in the ANC system. For a sinusoidal command input of frequency below 390 Hz, the controlled speaker acquires a unit‐gain magnitude and zero phase degree, showing that the controller can effectively reduce effects of the speaker dynamics, including coupling dynamics.     

基于压控电荷源和小波变换自适应算法的主-被动压电振动控制

针对压电被动振动方法中电路参数环境适应能力差、电路复杂和压电主动振动方法需要较高的输入功率问题,提出了一种基于压控电荷源和小波变换自适应算法的振动主-被动控制策略。首先,针对压电片等效电路的特点,设计了压控电荷源电路,并阐述了主-被控制方法的控制原理;对于压控电荷源的控制电压,引入了小波变换自适应算法,提高了系统的自适应能力。最后,基于dSPACE实时仿真系统,利用模拟电路和压电元件,设计并建立了四边固支的压电合金板的主-被动振动控制实验平台,对提出的方法进行了正弦和白噪声激励下的振动控制实验研究。结果表明,提出的方法能够有效的抑制压电合金板结构由于正弦激励引起的单模态和多模态振动,且能有效抑制白噪声激励引起的随机振动。