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解讀│水聲大型試驗設備共享

時間:2021-03-17作者:文章來源:水聲工程學院瀏覽:10


 水聲技術重點實驗室是國內能夠承擔水聲領域綜合性試驗任務的實驗室。

實驗室建有:全頻段非消聲水池、低頻消聲水池、高頻信道水池(內含高頻消聲水池)、以及重力式低噪聲水洞,擁有高壓壓力試驗裝置,有混響室及隔聲室等空氣聲學測量室,同樣配備了輔助實驗用的配套用房及設施:吊重10噸的吊車、水池上的實驗航車及相應的一些實驗儀器等,可為國際、國內行業內的各位同行提供先進的實驗條件,促進水聲行業的交流與合作。

實驗水池的主要功能是提供一個較為理想的水下聲場環境,用于各類水聲設備的測試計量、實驗儀器設備調試以及開展相關科學實驗研究等。

一、消聲水池

主要性能指標

水池尺寸:25m×15m×10m

工作頻率:F≥2kHz

吸聲系數:2kHz以上α≥0.99

走架控制:5個自由度X、Y、Z、φ、θ

位置精度:1mm

角度精度:0.1度;吊桿入水深度:5

主要可開展實驗

1、聲頻特性分析研究

2、近場聲全息、聲成像技術研究

3、噪聲源識別與定位技術研究

4、矢量水聽器性能測試

5、聲強與聲功率測量技術研究

6、結構減振降噪技術以及噪聲特性的測量技術

7、聲散射特性研究

8、水聲換能器及基陣的測試技術研究

二、水聲信道水池

主要性能指標

水池尺寸:45m×6m×5m

工作頻率:50kHz—1MHz

備注:信道水池西側8米是有閘門隔開的,池底鋪有2.5m深的沙子,可做掩埋物體探測實驗

主要可開展實驗

1、 海洋環境中聲傳播規律研究縮比實驗

2、 水聲信道多途結構測量實驗

3、 海底底質分類模擬實驗

4、 水聲波導中目標散射實驗

5、 沉底與掩埋目標探測試驗

6、 海底混響特性實驗

7、 水聲通信實驗

8、 水聲信道中聲學設備性能測試實驗

9、 水聲信道匹配實驗

三、全頻段非消聲水池

主要性能指標

1. 水池尺寸:15m×9.3m×6m

2. 工作頻率:各聲學頻段

3. 走架控制:5個自由度X、Y、Z、Φ、θ

4. 位置精度:1mm

5. 吊桿入水深度:3m

6. 旋轉升降桿承載量:1000kg

7. 旋轉升降桿升降速度:1-2m/min

8. 旋轉升降桿旋轉速度:10-180°/min

9. 旋轉角度范圍:0-720°

10. 旋轉角精度:0.1°

11. 大航車航速:1-6m/min

主要可開展實驗

非消聲水池可以完成準二級水聲換能器校準實驗以及其它水聲測量實驗,其中包括:

1. 水聽器靈敏度校準實驗:自由場電壓靈敏度應用球面波自由場互易法測量及計算;自由場電壓靈敏度的混響場互易法測量及計算;

2. 水聲發射器校準實驗;

3. 水聲換能器指向性測量實驗;

4. 水聲換能器阻抗特性測量實驗

5. 水聲換能器及其它水下聲源輻射聲功率測量實驗:輻射聲功率的自由場和混響場測量及計算;

6. 水聲吸聲構件的吸聲系數測量。

四、重力式低噪聲水洞

主要性能指標

工作段尺寸:0.4m×0.4m×3m

上水箱可儲水尺寸:35m×3.5m×1.7m

上水箱標高:21.40m

下儲水池(非消聲水池)

下水箱可儲水尺寸:15m×9.3m×6m

主要完成工作

1、水流引起彈性結構的振動與聲輻射

2、水動力噪聲特性研究

3、水流引起的湍流附面層壓力脈動和尾聲

4、流場—聲場—振動之間相互關系機理研究

5、不同線型導流罩流體動力學和聲學特性研究

6、聲吶基陣(拖曳線列陣、舷側陣等)流噪聲特性研究

7、艦船、潛艇和魚雷的水下振動及其噪聲控制

8、結構的減振降噪技術研究

9、流場測量流動顯示

五、壓力測試裝置

主要性能指標

內徑0.6米,有效深度1.6米。上圖為壓力測試裝置。室內有監控攝像頭、電動葫蘆。操作間與該室一墻之隔,墻壁加有防爆鋼板。

主要可開展實驗

壓力測試裝置可以作尺寸合適試件的打壓試驗,最高可以打壓到100MPa,相當于1萬米水深時的水壓,用于測試各種試件在不同水壓下的密封性能及耐靜壓強度;也可以在線帶壓測試換能器阻抗特性、釋放器在設計壓力下的釋放情況。

六、循環式混響水池的俯視圖

主要性能指標

水池尺寸:9.1m×3.3m×1.7m

水泵性能:型號GDD200-24B型低噪聲管道泵

流量:250 m3/h

揚程:15m

功率:18.5kW

轉速:1480r/min

效率:79%

外循環管路內徑:200mm

變頻器:可調節檔位0~50

主要可開展實驗

1、流場環境下彈性結構的振動與聲輻射

2、水下航行器縮比模型的水動力噪聲特性研究

3、各型船用螺旋槳的水動力噪聲特性研究

4、離心泵流噪聲研究

5、循環管路系統的振動與噪聲研究

七、空氣聲學測量室

隔音室

主要性能指標

尺寸:9m×4.2m×3.4m

容積:53.68立方米。

主要可開展實驗

在可聽聲范圍內測試材料的隔聲效果。

混響室

主要性能指標

容積:97.53立方米

最低諧振頻率:40MHz

最低工作頻率:150MHz

主要可開展實驗

用于測試大面積材料的吸聲系數,如:房屋建筑新型材料吸聲性能測試和鐵路軌道新型鋪墊材料的吸聲性能。

部分共享設備簡介

一、標準水聽器

型號:BK8103

工作頻率范圍:0.1Hz to 180KHz;接收靈敏度:-211dB。微型水聽器,用于水下高頻測量,工作水深可達400m。

型號:BK8104

工作頻率范圍:0.1Hz to 120KHz;接收靈敏度:-205 dB。標準水聽器,全指向性,可做其它水聽器校準的參考標準,工作水深可達400m。

型號:BK8105

工作頻率范圍:0.1Hz to 160KHz;接收靈敏度:-205 dB。內裝球形壓電陶瓷敏感元件,有很好的全指向性,工作水深可達1000m。

型號:BK8106

工作頻率范圍:7Hz to 80KHz;接收靈敏度:-173 dB。低噪聲、高靈敏度水聽器,內置前置放大器,工作水深可達1000m。

二、高頻標準水聽器

型號:RESON TC 4014

技術指標:工作頻率范圍:15Hz to 480KHz;接收靈敏度:-180dB;工作深度900m;前放增益:25dB。

型號:RESON TC 4035

技術指標:工作頻率范圍:10Hz to 800KHz;接收靈敏度:-214dB;工作深度.300m;前放增益:10dB。

型號:RESON TC 4038

技術指標:工作頻率范圍:10Hz to 800KHz;接收靈敏度:-228dB;工作深度.20m。

型號:RESON TC 4040

技術指標:工作頻率范圍:1Hz to 120KHz;接收靈敏度:-208dB;工作深度.400m。

三、標準發射換能器

該設備是一種專用的寬帶、水平無指向性的水聲發射換能器。

按工作段共有五部分構成。該設備作為水中聲源,按一定頻率發射水聲信號??赏瓿伤晜鞑?、水聲探測、水聲定位和水聲計量等方面的試驗和研究??蓮V泛應用于水聲物理和水聲工程的各個研究領域。

技術指標:

工作頻率:500Hz80kHz(共五個換能器,分為500Hz,28kHz,820kHz,2040kHz,4080kHz );

聲源級:不小于170dB;

工作水深:不小于200m;最大工作電壓:不小于800Vram(連續);

電纜長度:50m;指向性:換能器軸向圓柱形。

四、L系列線性功率放大器

該系列放大器為A類線性功率放大器,采用模塊化設計,由電源、前置放大器、輸出模塊和輸出變壓器組成。該放大器可連接壓電、磁致伸縮、電動式等類型換能器,并有高線性、低失真及動態范圍廣(100dB)等特點。該功放提供多種輸出阻抗值的選項,使用者可以通過前面板上的旋鈕選擇匹配換能器的輸出電路。提供多重的過載與短路保護裝置,適合船載和水池等應用環境。

L2線性功率放大器

輸出功率:260VA(連續)、650VA(脈沖);輸出電壓(V RMS)88、132、175、220、265;工作頻率:400Hz to150KHz;重量:52磅。

L6線性功率放大器

輸出功率:800VA(連續)、2000VA(脈沖);輸出電壓(V RMS)106、150、212、300、424、600、848、1200;工作頻率:40Hz to120KHz;重量:165磅。




-1 信號適調放大器

型號:BK2692

輸入4通道,輸出4通道;最低頻率:0.1Hz,最高頻率:100KHz;最小增益:×0.1-20Db),最大增益:×1000080Db)。BK2692適調放大器具有低噪聲、高動態范圍、高精度的特點。它集成了高低通濾波器,具有多種過載指示功能,非常適合實驗室使用,適用于電荷加速度計、水聽器、力傳感器、電容傳聲器、CCLD加速度計和聲強探頭??赏ㄟ^串行控制接口(RS.232)允許計算機控制設置和測試功能,可從單臺電腦控制多個放大器。

-2 信號適調放大器

型號:BK2694

信號通道:16路,放大倍數:10dB 20dB 30 dB,工作模式:低通、高通、帶通??赏瓿伤曅盘枮V波放大等調理功能,支持電壓和CCLD兩種放大模式,自動識別TEDS智能傳感器信息,可多機級聯擴展,并有基于PC的軟件控制。具有極低的自噪聲,動態范圍可達120dB。

六、PULSE動態信號分析儀

該設備前段采用BK3660-D-100,采集卡采用BK3052-B?;?/span>LAN-XI總線結構的前端機箱最多可容納11個輸入/輸出模塊;GPS接口用于設定系統絕對時間,并為各通道同步采集提供時間基準。通道數:33個;輸入方式:CCLD輸入、直接輸入;最高工作頻率(分析頻率):102.4KHz;采樣頻率:(102.4×2.56KHz;動態范圍:大于160dB;A/D轉換:雙24位;數據傳輸:24位;FFT分析時中心頻率分辨率:1Hz;內置高通濾波、抗混跌濾波。

PULSU多通道動態分析軟件是B&K(丹麥)公司開發主流分析平臺,包括PULSU LabshopPULSU Reflex,是世界第一款實時數據采集和多數據分析軟件。該軟件與B&K生產的數據采集硬件的完美匹配,可實現直觀的數據采集、實時的測量分析和強大的后處理功能。

主要技術參數:

支持通道數:32路;最高采樣率:100KHz;最高工作頻率:30KH;數據格式:.dat NaNi .wav .uff;數據分析模式: FFT(快速傅里葉)、CPB(倍頻程);基本分析功能:自譜和互譜、頻率響應函數、互相干、瀑布圖和彩色云圖、積分與微分等。

七、阻抗分析儀

6500B 系列的精密阻抗分析儀提供各種電子組件的參數量測,頻率范圍從 20Hz to 120MHz。具有非常完善的測試功能可在分析及電表兩種模式中做掃頻,單次及多次的測試。Graphical User Interface (GUI) 用戶圖型接口與TFT-LCD(薄膜晶體管液晶顯示器)做結合,測量參數顯示得更加清楚,用戶也容易上手。儀器可透過 GPIB LAN 接口來操控。

具有完善的量測功能及多項可量測之參數. 在畫面上可獲得兩項組件的參數??闪繙y的參數如下所示:

Capacitance (C) 電容、Inductance (L) 電感、Resistance (R) 電阻、Reactance (X) 電抗、Conductance (G) 電導、Susceptance (B) 電納、Dissipation Factor (D) 消耗因素、Quality Factor (Q) 質量因素、Impedance (Z) 阻抗、Admittance (Y) y參數、Phase Angle (?) 相位角。所有以上參數都可透過面板或是GPIBLAN等接口來進行設定,操作及量測。



以掃頻繪圖的功能將兩種參數的圖型顯示在 TFT 屏幕上,兩種參數的坐標可以 frequency, drive level DC bias設定。

大儀共享 有容乃大

國家重點實驗室是為了解決經濟社會發展和國家安全中的重大科技問題。作為科研的主要支撐力量,共享平臺不斷發展和進步。具有為高水平提供測試報告的基本能力,同時它可以促進社會的科研水平和發展,提供軟硬件支持。

在今天,好的大學不僅要有大師有大樓,還要有大型儀器,而大儀的開放共享無疑體現出大學、大師的胸懷,體現出大學真正為天下為社會福祉服務的使命。

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