電壓放大器驅動壓電型水下聲源進行頻響函數測試的應用
【概述】
2025年武漢理工大學研究團隊發布論文《Experimental Study on the Acoustic Radiation Contribution of an Underwater Shell Based on the Reciprocity Principle》；研究中使用Aigtek安泰ATA-2082高壓放大器，搭建壓電型水下聲源測試系統。本研究采用互易法分析水下航行器內部各種機械部件對水下聲輻射的貢獻。首先，直接實驗和互反實驗的頻率響應函數比較表明，頻率響應函數曲線的趨勢是一致的，幅值誤差在5dB以內，驗證了互反性的有效性。隨后，基于互反頻率響應函數，對每個機械部件的聲輻射貢獻進行分析，并與通過操作傳遞路徑分析獲得的直接實驗貢獻進行比較。通過互反實驗和直接實驗識別的聲輻射貢獻的排序是一致的，貢獻誤差為10%。本研究為水下車輛中機械設備噪聲源的識別提供了參考。
實驗名稱：驅動壓電型水下聲源進行水下殼體頻響函數測試
研究方向：水下聲輻射
實驗內容：水下航行器在運行過程中，其殼體內部機械設備運轉產生的水下聲輻射會對航行器的聲隱身性能造成顯著影響。采用頻響函數能夠準確評估殼體內部不同位置處機械設備的聲輻射貢獻程度。然而，由于設備間存在聲振耦合效應，且殼體內部空間狹小、實驗設備布置困難，頻響函數的直接測量往往難以開展。本研究旨在通過聲學互易方法測試水下航行器殼體的頻響函數，并評估其內部不同位置設備的聲輻射貢獻度。實驗在消聲水池中進行，采用帶端板的圓柱殼結構模擬實際航行器殼體，以克服內部空間狹小、設備布置困難及聲振耦合效應導致的直接測量障礙。
測試設備：信號源、ATA-2082高壓放大器、水下聲源、水聽器、加速度傳感器、信號采集儀等。
實驗過程：
圖1：實驗系統布置
圖2：水下殼體實驗模型
首先，通過信號源產生白噪聲信號，經功率放大器放大后驅動水下聲源，在水中產生聲波。在聲源附近布置多個水聽器，實時測量聲壓信號以計算聲源的體積速度。該聲壓場激勵殼體產生振動，殼體內部的加速度傳感器同步采集振動響應信號。水聽器和加速度傳感器所獲數據均由信號采集儀采集并傳輸至計算機進行存儲與處理。基于聲源體積速度與殼體振動響應數據，計算頻響函數，進而分析殼體內部不同位置設備對聲輻射的貢獻程度，實現基于聲學互易原理的間接測量與評估。
實驗結果：
圖3：水下聲壓和殼體振動響應
圖4：互易方法和直接測試頻響函數對比
ATA-2082高壓放大器可有效驅動壓電型水下聲源，水下聲壓和殼體振動響應明顯，相較背景噪聲高20dB以上，保障了數據的有效性。通過互易方法所測試的三分之一倍頻程頻響函數與直接測試結果，幅值相近、趨勢一致，證明了采用互易方法測試水下航行器頻響函數的有效性。
安泰放大器在此應用中的產品優勢：
1.高電壓與大功率輸出——產生高信噪比信號，克服水下測試強衰減
2.寬頻帶覆蓋與高線性度——精準還原激勵信號，保障頻響函數計算精度
3.雙通道獨立輸出——簡化系統鏈路，提高測試效率
【推薦產品】：ATA-2082高壓放大器
圖：ATA-2082高壓放大器指標參數
本文實驗素材由西安安泰電子整理發布。Aigtek已經成為在業界擁有廣泛產品線，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。西安安泰電子是專業從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測試儀器研發、生產和銷售的高科技企業。如想了解更多功率放大器等產品，請持續關注安泰電子官網www.wj539.com或撥打029-88865020。
原文鏈接：http://www.wj539.com/news/4747.html