[发明专利]一种水动力噪声源识别与分离的测试系统及其搭建方法

说明书

本发明提出了一种水动力噪声源识别与分离的测试系统，能够对引起船舶水动力噪声的流体直发噪声和流激结构噪声两种噪声源进行识别，并分离出两种噪声源的贡献。本发明的系统通过在船体水动力噪声区域成套布置水听器、振动传感器和脉动压力传感器，通过将水听器测出的耦合噪声与振动传感器和脉动压力传感器所测信号进行相关性计算分析，实现对水动力噪声中流体直发噪声和流激结构噪声的识别与分离。该测试系统具有结构简单、安装方便、造价低廉、技术成熟度高等特点，可以广泛应用的水面舰船、水下潜艇等船舶。该测试系统结构简单、易于实现、可靠性高、安装和使用方便、环境适应性强。

技术领域

本发明属于噪声源识别与分离技术领域，具体涉及一种水动力噪声源识别与分离的测试系统及其搭建方法，适用于对船舶水动力噪声中的流体直发声和流激噪声进行识别与分离。

背景技术

水动力噪声作为船舶水下航行时的三大噪声源之一，在中高航速下将会显著增大，成为船舶主要的噪声源。水动力噪声的产生机理为：船舶水下航行时，船体表面湍流边界层内存在随机的脉动压力，这些脉动压力一方面直接产生声辐射，即流体直发声；一方面激励结构振动产生声辐射，即流激噪声。

根据上述机理，水动力噪声f₀分为两部分，即f₀＝f₁+f₂，其中f₁代表流体直接产生的噪声；f₂代表流激结构振动引起的噪声。目前针对船舶噪声的测试系统，虽然够分离与识别出机械噪声、水动力噪声、螺旋桨噪声三大噪声源，并能对主要噪声源的位置进行基本定位。但是对于中高航速下的主要噪声源--水动力噪声，由于水听器接受到的噪声为流体直发声和流激结构噪声共同作用下的结果，无法进一步确定其到底来自于流体直发声还是流激结构噪声，这影响了对实船水动力噪声源的进一步定位与分析，导致控制措施的针对性不强。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种水动力噪声源识别与分离的测试系统及其搭建方法，能够对引起船舶水动力噪声的流体直发噪声和流激结构噪声两种噪声源进行识别，并分离出两种噪声源的贡献。

为实现上述目的，本发明提出了一种水动力噪声源识别与分离的测试系统，包括数据采集前端、数据记录分析仪以及一套以上的传感器组合，其中所述传感器组合包括水听器、振动传感器以及脉动压力传感器；

同一组合中的传感器设置在同一范围内，其中水听器固定于船体水动力噪声区域，用于采集该区域自噪声信号；振动传感器用于采集船体结构振动速度或加速度信号；脉动压力传感器用于测量船体结构边界湍流脉动压力信号；

数据采集前端与水听器、振动传感器以及脉动压力传感器分别连接，采集所述传感器组合中各传感器的信号，其中，通过船体结构振动速度或加速度信号，根据振动-声辐射理论，计算出船体结构振动信号；

数据记录分析仪将数据采集前端采集到的同一传感器组合中船体结构振动信号以及脉动压力信号分别与同一组合中的区域噪声信号作相干性分析，实现对水动力噪声中流体直发噪声和流激结构噪声两部分噪声源的识别和分离。

其中，所述传感器组合数量根据实船测试需要进行调整。

其中，水听器固定在被测船体结构表面，振动传感器与船体结构刚性连接。

其中，通过在船体表面挖孔，将脉动压力传感器刚性固定于船体表面，脉动压力传感器探头与被测船体结构表面齐平，且脉压动力传感器垂直于结构表面。

其中，数据采集前端通过水密电缆与水听器、振动传感器以及脉动压力传感器连接。

其中，所述数据记录分析仪为计算机。

本发明还提供了一种水动力噪声源识别与分离的测试系统的搭建方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，在船体水动力噪声区域布置水听器；