阅读说明：本技术 一种基于声波全反射的低频噪声测量装置 (Low-frequency noise measuring device based on sound wave total reflection ) 是由 胡健 王子斌 王超 赵旺 陈崇格 王珏如 王雅楠 张禹为 于 2019-10-25 设计创作，主要内容包括：本发明属于水下装置低频噪声测量领域,具体涉及一种基于声波全反射的低频噪声测量装置。本发明中透声管内部分介质为水,外部分介质为空气,当进行噪声测试试验时,待测螺旋桨产生的噪声传播至延长管内部,当声波传递至水-空气交接面时,由于空气的密度远小于水,因此声波在该交接面处发生全反射,反射后的声波回到水介质中继续向前传播。由于全反射不会改变波的能量,因此通过这一过程可以实现声波的定向传播,同时保证安放于延长管尽头的水听器采集到的声波与声源处一致。本发明通过延长管增加了水听器距声源处的距离,并且不改变声波在传递过程中的特征,满足测量装置距离声源1倍波长以上距离的要求,因此可以测得螺旋桨产生的低频噪音。(The invention belongs to the field of low-frequency noise measurement of underwater devices, and particularly relates to a low-frequency noise measuring device based on sound wave total reflection. In the invention, the internal part medium of the sound transmission pipe is water, the external part medium is air, when a noise test is carried out, noise generated by the propeller to be tested is transmitted to the inside of the extension pipe, when sound waves are transmitted to a water-air junction surface, the density of the air is far less than that of the water, the sound waves are totally reflected at the junction surface, and the reflected sound waves return to the water medium and continue to be transmitted forwards. Because the energy of the wave can not be changed by the total reflection, the directional propagation of the sound wave can be realized by the process, and the consistency of the sound wave collected by the hydrophone arranged at the end of the extension tube and the sound source is ensured. The invention increases the distance between the hydrophone and the sound source through the extension tube, does not change the characteristics of sound waves in the transmission process, and meets the requirement that the distance between the measuring device and the sound source is more than 1 wavelength, thereby being capable of measuring the low-frequency noise generated by the propeller.)

一种基于声波全反射的低频噪声测量装置

技术领域

本发明属于水下装置低频噪声测量领域，具体涉及一种基于声波全反射的低频噪声测量装置。

背景技术

随着船舶与海洋工程的快速发展，对于现代船舶的性能提出了越来越多的要求，其中，船舶的噪声水平是人们一直以来都十分关注的问题。对于军用船舶而言，噪声水平的高低直接影响船舶的隐身性能，影响舰船的作战能力；对于民用船舶，过高的噪声水平对航线内水生生物的生活环境造成影响，不符合绿色环保的现代船舶设计理念。螺旋桨噪声是船舶噪声的主要来源，但在实际测量过程中，螺旋桨的低频噪声波长较长，声纳等测试设备需在1倍波长外才可得到有效信号，受制于现在的循环水筒大小，低频噪声测量难以实现。为实现低频噪声测量，本专利考虑声波的全反射原理，使声波实现某一方向的定向传播，使测得的噪声信号真实有效。

发明内容

本发明的目的在于提供可实现低频噪声测量的一种基于声波全反射的低频噪声测量装置。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：包括试验段和延长管；所述的试验段的左右两端与水循环系统连接；所述的延长管的一端安装在试验段的侧壁上，延长管内部设有透声管；所述的透声管一端开口，另一端封闭，且透声管开口端与试验段内部连通；所述的透声管封闭端尾部设有水听器；所述的试验段内部安装有待测螺旋桨和驱动电机；所述的驱动电机与待测螺旋桨连接，驱动电机通过试验段上的外接口与外部控制系统连接；所述的驱动电机和外接口均经过水密处理。

本发明还可以包括：

所述的待测螺旋桨的桨叶部分与延长管对齐。

本发明的有益效果在于：

本发明考虑声波的全反射原理，使声波实现某一方向的定向传播，使测得的噪声信号真实有效。本发明中透声管内部分介质为水，外部分介质为空气，水听器安装于透声板部分的尽头。当进行噪声测试试验时，待测螺旋桨产生的噪声传播至延长管内部，当声波传递至水-空气交接面时，由于空气的密度远小于水，因此声波在该交接面处发生全反射，反射后的声波回到水介质中继续向前传播。由于全反射不会改变波的能量，因此通过这一过程可以实现声波的定向传播，同时保证安放于延长管尽头的水听器采集到的声波与声源处一致。本发明通过延长管增加了水听器距声源处的距离，并且不改变声波在传递过程中的特征，满足测量装置距离声源1倍波长以上距离的要求，因此可以测得螺旋桨产生的低频噪音。相比于传统的噪声测量方法，该装置结构简单，占用空间较小，造价低廉，对螺旋桨产生的低频噪声有较好的测量效果。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中延长管的纵剖面图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

如图1所示，一种基于声波全反射的低频噪声测量装置，包括试验段1和延长管3；所述的试验段的左右两端与外流段6连接，外流段与外部水循环系统连接，为整个试验装置提供平稳的来流；所述的延长管的一端安装在试验段的侧壁上，延长管内部设有透声管4，延长管内部由透声管分割为两部分，透声管内侧充满水，外侧充满空气；所述的透声管一端开口，另一端封闭，且透声管开口端与试验段内部连通；所述的透声管封闭端尾部设有水听器5；所述的试验段内部安装有待测螺旋桨2和驱动电机7，调整待测螺旋桨位置，使其前段与延长管在同一位置，待测螺旋桨的桨叶部分与延长管对齐；所述的驱动电机与待测螺旋桨连接，驱动电机通过试验段上的外接口8与外部控制系统连接；所述的驱动电机和外接口均经过水密处理，经水密处理后的驱动电机用来提供螺旋桨旋转的动力，其控制线路通过外接口8与外部操作台相连。

如图2所示，图中斜线部分介质为空气，其余部分为水。延长管内部由透声管分割为两部分，透声管内侧充满水，外侧充满空气。

螺旋桨工作时发出的噪声声波经由声波的全反射原理，当进行噪声测试试验时，待测螺旋桨产生的噪声传入延长管内部，当当声波在延长管穿过透声管，传达至水-空气交接面时，由于空气的密度远小于水，声波在交界面处发生全反射，反射后的声波回到水介质中继续向前传播，最终被水听器所接受，得到噪声信号。相比于传统的噪声测量方法，该装置结构简单，占用空间较小，对螺旋桨产生的低频噪声有较好的测量效果。

由于全反射不会改变波的能量，因此通过这一过程可以实现声波的定向传播，同时保证安放于延长管尽头的水听器采集到的声波与声源处一致。由于声波的传递段足够长，可以测量波长较长的低频噪声信号。

本发明通过延长管增加了水听器距声源处的距离，并且不改变声波在传递过程中的特征，满足测量装置距离声源1倍波长以上距离的要求，因此可以测得螺旋桨产生的低频噪音。

相比传统的低频噪声测量需要在足够宽阔的水池中进行以规避噪声的尺度效应，本发明的噪声测量装置具有占用空间较小，造价低廉的优势。本发明实现了声波在某一方向上的长距离传播，使得利用水听器等设备测量具有较长波长的低频噪声信号成为可能。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。