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聯(lián)系我們陣列式壓電體積E+E位移傳感器的設(shè)計及實驗研究
噪聲與振動主動控制技術(shù)是航空航天領(lǐng)域長期研究的課題,對降低飛行噪聲、提高飛行舒適性、延長飛行器疲勞壽命具有重大的經(jīng)濟價值和現(xiàn)實意義。噪聲與振動主動控制主要包括有源振動控制、有源噪聲控制和結(jié)構(gòu)聲有源振動控制。其中ASAC控制系統(tǒng)是AVC和ANC的結(jié)合,可經(jīng)濟有效地通過少量的作動器控制振動結(jié)構(gòu)表面的振速分布,抑制聲輻射,從而實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)聲輻射的控制。因此,ASAC系統(tǒng)用于結(jié)構(gòu)噪聲的控制時具有明顯優(yōu)勢。
陣列式壓電體積E+E位移傳感器的設(shè)計及實驗研究
誤差傳感器的設(shè)計是ASAC系統(tǒng)的關(guān)鍵問題之一。注意到在低頻范圍內(nèi),結(jié)構(gòu)的體積位移幅值是決定聲功率的主要影響因素。抵消結(jié)構(gòu)表面體積位移,就能使得振動結(jié)構(gòu)在低頻范圍內(nèi)的聲輻射大幅降低。如果能通過壓電式體積E+E位移傳感器設(shè)計ASAC系統(tǒng),可以大幅降低控制器的設(shè)計難度。鑒于壓電式傳感器在ASAC系統(tǒng)中的*應(yīng)用性能,本文以壓電陣列式體積E+E位移傳感器的設(shè)計和實驗驗證為研究對象,分別通過模態(tài)方法、偽逆方法結(jié)合Tikhonov正則化方法、截斷奇異值法對其設(shè)計進行研究,并對非均勻階梯梁的體積位移進行實驗測量,主要研究內(nèi)容包括:首先對ASAC控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀和技術(shù)優(yōu)點進行了簡述,分析了聚偏二氟乙烯(PVDF)壓電材料用于ASAC系統(tǒng)誤差傳感的特點和優(yōu)勢,并簡要列舉了壓電體積E+E位移傳感器的設(shè)計思想和正則化方法的應(yīng)用。在波數(shù)域中推導(dǎo)了體積位移和遠場聲壓的關(guān)系,通過抵消振動結(jié)構(gòu)的體積位移能極大地降低遠場聲壓,達到降低結(jié)構(gòu)噪聲的目的。分別對模態(tài)方法、偽逆方法設(shè)計陣列式壓電體積E+E位移傳感器展開研究,并應(yīng)用于均勻梁和非均勻階梯梁的陣列式壓電體積E+E位移傳感器的設(shè)計。數(shù)值計算表明,偽逆方法結(jié)合Tikhonov正則化方法設(shè)計的體積E+E位移傳感器能準確的測量結(jié)構(gòu)的體積位移。注意到模態(tài)方法需要預(yù)先知道振動結(jié)構(gòu)的模態(tài)信息,在求解結(jié)構(gòu)模態(tài)的過程中需要經(jīng)過復(fù)雜的數(shù)值計算過程,而偽逆方法*基于PVDF的輸出信號,不需要結(jié)構(gòu)模態(tài)信息,并對測量噪聲有一定的抗干擾性。對偽逆法設(shè)計的階梯梁PVDF體積E+E位移傳感器進行實驗研究,并將PVDF體積E+E位移傳感器的測量結(jié)果與加速度計的測量結(jié)果對比。結(jié)果表明,本文所設(shè)計的PVDF體積E+E位移傳感器能夠用于體積位移的測量。
