水聲功率放大器模塊在圓柱殼結(jié)構(gòu)聲源輻射研究中的應(yīng)用

　　客戶需求：實驗需要在消聲水池中對圓柱殼聲源振動和遠(yuǎn)場聲壓進(jìn)行實驗測量，圓柱殼內(nèi)部尺寸為：高0.5m(不含蓋板)，殼外徑0.5，內(nèi)徑0.497m，上下蓋板高0.014m，所以對圓柱殼內(nèi)功率放大模塊的尺寸以及供電電壓有要求（脈沖功率要求：不小于800VA,尺寸要求：長度＜300mm、寬度＜250mm、350mm，供電電壓要求：DC25V)

　　解決方案：功率放大模塊采用安泰ATA-ML110水聲功率放大器，該放大模塊，脈沖功率可達(dá)1000VA，尺寸為280mm×240mm×300mm，供電為DC20-28V

　　實驗名稱：圓柱殼結(jié)構(gòu)聲源輻射特性在自由場中的實驗研究

　　實驗設(shè)備：消聲水池、信號發(fā)生模塊、ATA-ML110水聲功率放大器，水聽器陣、電荷放大器、東華采集卡、計算機(jī)、加速度計

　　實驗過程：

　　圖1.1：實驗裝置圖

　　本實驗在消聲水池中進(jìn)行，圓柱殼結(jié)構(gòu)聲源實驗裝置如圖1.1所示，實驗測量系統(tǒng)如圖1.2和1.3所示。實驗采用的柱殼聲源高0.5m(不含蓋板)殼外徑05m，內(nèi)徑0.497m，上下蓋板高0.014m，材料為鐵質(zhì)材料，內(nèi)部填充空氣，在軸向0.35m處內(nèi)表面施加徑向機(jī)械激勵，將圓柱殼結(jié)構(gòu)聲源放置于消聲水池中，消聲水池背景噪聲級為66dB，實驗時通過信號源發(fā)出500HZ-3kHz，幅值為1vrms的帶限白噪聲信號，經(jīng)過水聲功率放大模塊放大到800VA發(fā)出信號，使用距離聲源6m處的水聽器陣測量遠(yuǎn)場聲壓，利用加速度計測量圓柱殼聲源表面振動。因受到加速度計長度的限制，振速在水面下方1m處測得，聲壓在距水面4m處測得。使用東華采集器采集信號，再經(jīng)過Matlab得到聲壓和圓柱殼表面振速。圓柱殼結(jié)構(gòu)聲源表面水密加速度計分布如圖1.4所示。位置1、3和9之間相隔45度，在位置1和9正中間加入10、1和3中加入位置2，相隔22.5度，軸向每隔7.1cm安裝一個水密加速度計，共60個水密加速度計，可以測量得60個不同位置的振動速度，實驗經(jīng)過多次測量得到平均結(jié)果。同時還放置一個已知球源在圓柱殼聲源相同位置處作為標(biāo)準(zhǔn)聲源，同樣通過信號源發(fā)出0-3kHz的帶限白噪聲信號，使用東華采集器采集聲壓數(shù)據(jù)，存儲為頻譜信號。實驗時通過旋轉(zhuǎn)裝置旋轉(zhuǎn)圓柱殼一周使用水聽器振測量圓柱殼包絡(luò)面聲壓數(shù)據(jù)，每次旋轉(zhuǎn)18°，共計20組，實驗經(jīng)過多次測量得到平均結(jié)果。球源無需旋轉(zhuǎn)，得1組數(shù)據(jù)。

　　圖1.2：圓柱殼結(jié)構(gòu)聲源實驗測量系統(tǒng)

　　圖1.3：球源實驗測量系統(tǒng)

　　圖1.4：加速度計分布圖

　　實驗結(jié)果：

　　在消聲水池中的實驗忽略混響聲對聲場的影響，聲源的輻射聲功率級可以表示成：

　　N為水聽器陣測量包絡(luò)面劃分的小面元個數(shù)：Sj為第j個小面元面積：P2j為水聽器陣測量包絡(luò)面上第j個小面元對應(yīng)的均方聲壓，Pref=1uPa為參考聲壓。

　　在Matlab中經(jīng)過計算得到圓柱殼聲源的輻射聲功率級和面平均速度的測量結(jié)果如圖1.5所示。在Malab中經(jīng)過計算得到球源的輻射聲功率級的測量結(jié)果如圖1.6所示。

　　圖1.5：圓柱殼結(jié)構(gòu)聲源在消聲水池中的輻射聲功率級和面平均速度

　　圖1.6：球源在消聲水池中的輻射聲功率級

　　ATA-ML110在本實驗中的作用：

　　該模塊由電源模塊，放大器模塊，輸出變壓器模塊，匹配電感器模塊四部分組成，可直接放大信號源輸出電壓，驅(qū)動水聽器陣，不需要對信號做二次處理；

　　外觀尺寸小，大大節(jié)省了圓柱殼內(nèi)部空間，便于和信號源模塊，電荷放大模塊等其他模塊集成于圓柱殼內(nèi)；

　　供電電壓為DC20-28V，操作更加簡單，同時大大減少了集成系統(tǒng)的成本;

　　輸出功率可達(dá)1000VA，可驅(qū)動實驗所用的大功率水聽器陣，使測到的圓柱殼聲源表面振動更加明顯，對輻射聲功率級和面平均速度的計算更加準(zhǔn)確；

　　安泰水聲ATA-ML110水聲功率放大器模塊：

　　圖：ATA-ML110水聲功率放大器模塊

　　本文實驗素材由西安安泰電子整理發(fā)布。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商，樣機(jī)都支持免費試用。