水下噪聲試驗的案例
國外水下噪聲試驗手段發展趨勢
以下文章來源于水聲之
家，作者中國船舶科學研究中心船舶振動噪聲國家級重點實驗室龐業珍 俞孟薩，本篇文章節選自論文《國外水下噪聲試驗手段發展趨勢》。
【摘要】先進發達國家建立了水下噪聲試驗從試驗室模型機理試驗-湖試大模型試驗-海試實艇試驗的完善試驗體系，走過了從單水聽器、多水聽器到聲陣的發展路程，從淺水試驗場邁向深水試驗場的發展歷程，一些國家不具備建設大型水聲試驗場條件，而簡便實用的近場測量手段也隨之有了發展的空間。隨著潛艇隱身性能的提升，水動力噪聲問題逐步顯現，水動力噪聲試驗手段同樣走過了不斷發展的歷程。21世紀以來,民船水下噪聲問題逐步受到重視，水下噪聲試驗手段也逐步在民船試驗中發揮作用。
【關鍵詞】 水下噪聲；聲陣；水聲試驗場
1.引言
二次世界大戰期間美軍在美國、加拿大和英國等海域進行測量的大量水面艦船輻射噪聲譜數據，ROSS[1]總結了二十世紀四十年代初建造的大多數水面艦船的輻射噪聲特性，研究了空化噪聲、軸和葉片調制、低頻線譜等艦船輻射噪聲特征。當時水下噪聲測試工作是以探測艦艇特征為目的。
二戰之后，隨著水聲學[2]研究的深入，水下噪聲試驗不僅僅為探測服務，更是為降低己方潛艇噪聲級，提高聲隱身能力做出了巨大貢獻。
1991年，美國海軍水下作戰部副部長貝肯[3]說過：“你要用不同的材料、不同的平衡技術、不同的安裝和隔振，做一切可能的嘗試，測試、調換、修改、重裝、再測試，在你獲得安靜以前，可能要重復100次。開始試驗每個部件，然后調整整個系統。
展開 基于海洋環境噪聲水下探測研究進展
水下目標監視系統，通過接收目標的輻射噪聲或散射聲波對目標進行分類、識別和定位，長基線低頻被動聲吶可以監視諸如潛艇之類的大目標，在航行過程中產生較大的輻射噪聲。聲波在水下可以遠距離傳播，目標識別系統通過聲吶被動接收目標的輻射噪聲對目標進行特征分析，聲矢量傳感器可用于水下弱目標識別與檢測。
在傳統的聲吶系統中，海洋環境噪聲掩蓋了目標聲音的特征，從而阻礙了目標信號的檢測。但與此同時，海洋環境噪聲中也攜帶了豐富的海洋環境信息，利用海洋環境噪聲可以實現水下目標聲成像。
FLATTE′S和MUNK等在《簡式防務周刊》首次探索了將海洋環境噪聲作為聲學“照明”源形成水下物體圖像的可能性，海洋環境噪聲在水下目標存在時發生改變來判斷目標的存在。20世紀80年代，BUCKINGHAM提出了聲學照明的想法，用海洋噪聲充當“光源”，將噪聲“照射”成像比擬大氣中日光照相，對海洋中的目標進行探測和成像。BUCKINGHAM針對海洋環境噪聲，進行水下目標散射聲場的計算。
POTTER將海洋環境噪聲場用作照明裝置，建立靜止物體被動成像理論，并給出仿真的圖像。日本學者KAZUYOSHI等采用基于時域有限差分分析的水聲透鏡系統進行環境噪聲成像研究。國內一些學者也對基于海洋環境噪聲目標探測進行了研究。曾娟等提出一種利用環境噪聲作為照明聲源的目標探測方法，在理論上給出了圓形壓釋目標被環境噪聲照射的噪聲場。林建恒等采用散射理論方法研究了水下目標對于海洋環境噪聲的散射擾動特性。蔣國健等提出了通過聲陣聚焦接收、增加積分時間以及頻域處置等方式增強水下目標聲學可見度。李小雷等基于環境噪聲互相關和環境噪聲自相關理論，利用海浪噪聲進行安靜目標探測。孟昭然研究了雨致噪聲源水下目標類光聲成像。
在理論研究的基礎上，各國學者進行了大量的實驗研究。
展開 韓梅等：水下聲學浮標南中國海海洋環境噪聲實測分析
2019年8月在南中國海某海區組織了8臺“G-Argo”水下聲學浮標試驗，試驗獲取了不同位置點為期1天的海洋環境噪聲數據，討論了附近航船噪聲對不同頻率海洋環境噪聲譜級的影響。
圖1 搭載聲學測量系統的水下聲學浮標示意圖
圖2 聲學系統自噪聲測試曲線
圖3 水下聲學浮標海洋環境噪聲監測流程圖
⒉試驗說明
2019年8月，由海軍潛艇學院主導，與天津大學和中船710所共同合作在南中國海某海區開展了一次大型水下無人平臺聲學試驗，此次試驗共包含8臺“G-Argo”水下聲學浮標和9臺水下聲學滑翔機，此次試驗的目的主要是驗證兩型水下移動平臺海洋環境觀測能力和對海上目標探測性能。圖4給出了試驗海區地理位置，其所在區域位于北緯16°59′至17°31′、東經110°37′至110°59′之間的一個60km×40km的矩形海域內，試驗區域海深約為1500m，離三亞港約160km。試驗期間海況較好且變化不大，試驗船風速儀測量海面風速約為2級，船載投棄式溫深儀測量得到的聲速剖面結果顯示，海深30m以內為均勻層，聲道軸在深度1000m附近。
展開 極地科考破冰船水下輻射噪聲分析
由于有些科考破冰船采用全方位推進裝置, 其螺旋槳噪聲應擴展到水下推進器的整體噪聲, 而且這類噪聲往往是控制的重點和難點。其中, 水動力噪聲又稱作流噪聲, 屬于流體動力學噪聲的一種, 是船舶在海面運動時形成的水流內部應力和船體與水流之間壓力共同作用的結果, 其中包含由于船體曲面或附體在運動中激起的下泄氣泡以及渦流帶來的噪聲, 如圖4所示。機械噪聲由主機、輔機等精密船載設備產生, 主要集中在低頻段, 但由于其成分較為復雜, 且海洋背景噪聲大多為低頻, 因而實際提取識別時較為困難, 針對主機振動噪聲的分析如圖5所示。螺旋槳噪聲是指高速旋轉的螺旋槳在水中振動輻射產生的聲波, 其中包含螺旋槳空化噪聲及螺旋槳葉片振動引發的噪聲, 如圖6所示, 如果采用安裝于船尾、浸沒于水中的全方位推進裝置, 這類推進器噪聲除了螺旋槳噪聲以外, 還有推動螺旋槳旋轉的水下推進電機或齒輪傳遞的噪聲。
圖4 船體水動力噪聲渦流分析示意圖
圖5 主機振動噪聲分析示意圖
圖6 針對螺旋槳噪聲的空泡試驗示意圖
影響水下輻射噪聲的全方位推進裝置有吊艙全回轉推進器、齒輪全回轉推進器和直葉槳推進器等。這類推進裝置一般安裝在科考船、破冰船和海洋工程船等船型的尾部作為主推進器。它們有個共同的特點, 即利用船尾水下安裝的特殊形式實現常規螺旋槳與舵的聯合控制, 使其具備“舵槳合一”功能。這一特點導致水下輻射噪聲級別和頻率范圍不同于常規螺旋槳。采用此類推進裝置的船型, 在建造設計之初就必須重點關注水下推進器的噪聲并嚴格加以控制。
展開 
LMS Virtual.Lab風扇(水下螺旋槳)噪聲經典論文
目前不少朋友做風扇噪聲（包括水下螺旋槳），在這里跟大家共享兩篇非常經典的論文，一篇是楊瓊方、王永生老師做的水下螺旋槳噪聲計算的，另一篇是一AIAA的論文，里面對理論講得非常詳細！需要做這方面的朋友，一定要看看這兩篇論文！
論文下載地址：http://pan.baidu.com/share/link?shareid=1674202074&uk=1560578551
另外，在VL12里面也即將推出葉輪機械寬頻噪聲算法，到時候我和lengxuef把相關資料再發到論壇上供大家學習！
展開 LMS Virtual.Lab風扇(含水下螺旋槳)噪聲經典論文
目前不少朋友做風扇噪聲（包括水下螺旋槳），在這里跟大家共享兩篇非常經典的論文，一篇是楊瓊方、王永生老師做的水下螺旋槳噪聲計算的，另一篇是一AIAA的論文，里面對理論講得非常詳細！需要做這方面的朋友，一定要看看這兩篇論文！
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展開 基于模型的系統工程（MBSE）在水下航行器設計及陸地試驗過程中的典型應用
，提供水下航行器半物理仿真模塊庫，該模塊庫根據模塊化、通用化思想，合理劃分功能模塊，完成動力學、環境、傳感器和執行機構模擬器等模塊；將典型水下航行器分布式半物理仿真實驗流程形成較為完善的試驗指導書，能夠達到新入所人員獨立學習掌握，幫助客戶建立一支良好的半物理仿真測試隊伍。
常用振動噪聲及耐久試驗路面介紹
常用振動噪聲及耐久試驗路面介紹
1）共振1
高度19mm，角度間距不等
通過不等頻率的沖擊，對懸架系統進行加速耐久試驗，以及考驗懸架系統的隔振作用
2）共振2
高度25mm，路塊與車向垂直
通過不等頻率的沖擊，對懸架系統進行加速耐久試驗，以及考驗懸架系統的隔振作用
3）共振3
高度最低，路塊有一定變角度
通過不等頻率的沖擊，對懸架系統進行加速耐久試驗，以及考驗懸架系統的隔振作用
4）搓板路
橫向高20mm，波距40~180mm
通過特定頻率的微小振動，考察車輛的共振頻率特性
5）卵石路
每平方20~25個，高度35~50mm，直徑100~150
對車輪側向和垂向沖擊，考察轉向系統，包括轉向安裝的可靠性，車內振動及噪聲水平
6）坑洼A
18寸，深度100mm
考察車輛受垂向及縱向沖擊后，懸架、包括車輪的可靠性
7）坑洼B
26寸，深度前2個70，后2個100
橫向坡度10度和20度
8）碎石路、沙石路
考察車輪卷起石子，對底盤涂層的沖擊，關注車底的腐蝕情況，沙石路區域進行ABS制動及再起步，對ABS進行功能驗證，車內感知沖擊異響情況
9）鐵軌路
傾斜軌道，比地面高20
模擬用戶可能遇到的鐵軌交錯路口，以及該路面沖擊下車內振動噪聲
10）車身扭曲路
高度120，交錯布置
驗證車輛懸架在最大位移量時，車身部件扭轉受力的可靠性
11）顛簸路
考察車輛受垂向及縱向沖擊后，懸架、包括車輪的可靠性，及車內座椅和方向盤振動
展開 電動車動力總成振動噪聲的試驗研究
但是，基于噪聲級的研究存在局限性，顧客評價一輛車的好壞并不以噪聲級水平為評價指標，而是以駕駛過程中的主觀感受進行評價。因而，基于能夠反映人的主觀感受的心理聲學客觀評價參數
對電動車進行聲品質的研究就尤為必要。
筆者以某集中驅動式電動車動力總成為研究對象，對其進行振動噪聲整車試驗研究，得到了箱體表面的振動噪聲情況，確定了動力總成振動噪聲的主要激勵源。以幾個典型的聲理學客觀評價參數為評價指標，對電動車動力總成聲品質特性進行初探。
1 動力總成振動噪聲測試
試驗中振動噪聲信號測試系統如圖1所示。
圖1 振動噪聲信號測試系統
考慮到試驗現場整車運行的特點，為了較準確測量電動車動力總成的噪聲，最大限度削弱其他噪聲信號的影響，噪聲測量時采用近聲場測量方法，將麥克風置于與電機動力總成噪聲源較近的測點測量聲壓；然后，再通過LMS SCADAS
Ⅲ
316W接口箱將信號輸入PC機，由LMS Test Lab軟件完成信號記錄。
LMS Test Lab是一整套的振動噪聲試驗解決方案，是高速多通道數據采集與試驗、分析、電子報告工具的結合，包括數據采集、數字信號處理、結構試驗、旋轉機械分析、聲學和環境試驗。
1.1 試驗裝置與測量儀器
本試驗針對某集中驅動式純電動車動力總成進行振動噪聲測試。試驗在半消聲室內進行(圖2)。3個聲壓傳感器分別布置在電機端部、減速器處、差速器處3個位置，4個三向加速度傳感器貼在動力總成表面不同位置。試驗裝置及傳感器測點布置如圖3所示。
圖2 試驗現場
圖3 傳感器布置
1.2 試驗過程
本次試驗模擬了車輛的典型工況。
展開 車用電子水泵噪聲和振動特性試驗分析
摘 要: 設計試驗方案對不同的電子水泵進行NVH試驗，在不同工況下通過數據采集系統對電子水泵的噪聲和振動信號進行記錄和分析。試驗結果表明:電子水泵徑向噪聲明顯大于軸向噪聲;試驗泵的噪聲明顯大于對標泵;在電子水泵的加速過程中，轉速波動是電子水泵產生噪聲和振動突變的主要原因。通過分析電子水泵噪聲階次圖，發現電子水泵在4500Hz頻帶處產生結構共振噪聲;在高轉速工況下，流體動力噪聲對電子水泵的噪聲貢獻量較大;在中低速工況下，電磁噪聲對于電子水泵的噪聲貢獻量較大，脈沖寬度調制是電子水泵產生電磁噪聲的主要原因。研究結論對電子水泵的設計和控制方法提出改進意見，為電子水泵減振降噪提供試驗數據和研究方向。
關鍵詞:電子水泵;噪聲;振動;試驗分析
0 前言
隨著汽車零部件電子化的發展，為滿足發動機在變轉速工況下的熱需求和提升發動機性能及燃料經濟性，電子水泵得到了越來越廣泛的應用。目前，國內研發和生產的電子水泵已經基本滿足發動機在不同運行工況下準確和及時工作的要求，但是當汽車處于自動啟停或后冷卻狀態時，發動機停止工作，電子水泵工作產生的噪聲顯得格外明顯。目前，國內在汽車電子水泵水力設計、測試系統設計和控制器研發等方面已經取得一定的進展，但在噪聲試驗方法和噪聲特性分析等方面研究較少，電子水泵的噪聲和振動產生機制尚不明確。
本文作者在勻速工況和加速工況下對電子水泵的進行NVH(Noise Vibration Harshness)試驗，基于電子水泵在實際工作過程中噪聲和振動的試驗結果，對噪聲和振動產生機制進行分析，為后續減振降噪的方法研究和產品設計奠定基礎。
1 噪聲和振動試驗
1.1 試驗對象
汽車電子水泵屬于離心泵的一種，泵軸直接與電機相連，通過電子控制器或驅動電路控制定子繞組的勵磁來控制電機的運行。
展開 通過噪聲試驗技術研討會
Siemens PLM Software
通過噪聲試驗技術研討會
會議亮點：
新噪聲測試標準對車輛開發流程的影響
應用通過噪聲測試系統如何高效地完成測試？
如何設置真實的測試環境
室內、室外通過噪聲測試演示
比利時試驗專家主講
國內著名整車廠專家案例分享
隨著新的機動車通過噪聲試驗標準的實施，各廠商將面臨新的挑戰。新UNECE 51.03標準還規定了通過噪聲新的測試方法：完整的一個通過噪聲試驗需要進行多次測試，而且測試方法也已變得更加復雜。這就需要一個智能高效的通過噪聲測試系統，可以給測試人員提供盡可能的信息和指導，從而幫助測試人員高效準確地完成試驗。新的標準也讓零部件供應商（如輪胎）的重要性更加突出，需要測試零部件對總的通過噪聲的貢獻量進行分析。
Siemens PLM Software旗下，LMS試驗與分析解決方案，一直以來在聲學測試與分析領域不斷創新。為了增進國內汽車及其零部件行業振動噪聲領域的工程人員和研發決策者更深入地了解通過噪聲技術，我們將于12月15-16日在上海同濟大學舉辦為期一天半的通過噪聲試驗技術研討會，通過理論講解和現場演示與大家分享我們在聲學測試及通過噪聲測試領域的經驗與最新技術。
此次研討會中，國外技術專家將分享新的測試規范與方法，并將基于實際的測試數據，實地演示通過噪聲測試技術，如室內通過噪聲方法及其他先進技術，同時國內某著名整車廠專家也將應邀發言，就該車廠汽車的實際應用與大家做現場交流。相信此次研討會將會讓每位與會者對通過噪聲測試技術及方法有更深入的了解。
展開 
振動噪聲試驗技術交流會 西安
“Siemens PLM Software高校行”
振動噪聲試驗技術交流會
（12月23日西安）
會議亮點：
?振動噪聲試驗最新分析方法
?模態試驗最新分析方法
?旋轉機械試驗分析
會議信息：
時間：2014年12月23日 星期二
地點：志誠麗柏 hotel 20樓多功能廳
地址：西安高新技術產業開發區高新路46號，電話：029-88226699
主講人：孫衛青 先生—— LMS試驗產品經理
費用：免費
邀請函-西安-12-23 final.doc
往復壓縮機氣閥壓力脈動及噪聲試驗分析
周期性壓力脈動的強度可用壓力不均勻度δ表
示為
式中 ｐｍａｘ、ｐｍｉｎ———氣閥打開后氣閥兩側瞬時壓力
的最大值和最小值，ＭＰａ
Δｐ———氣閥流動阻力損失
ｐ———吸排氣名義壓力
ｐ０———氣閥流道內的平均壓力
3 閥隙壓力脈動及壓縮機噪聲試驗
為了盡可能準確的采集到吸、排氣腔及壓縮腔
內氣體壓力脈動信號，在氣缸頂隙處及缸頭吸排氣閥腔內部開設引壓孔設置壓力測點。在距離缸頭１ｍ處設置噪聲測點，測點距離地面高度與缸頭中心一致，采集壓縮機噪聲聲壓時域信號。
本文針對某微型往復式壓縮機用組合簧 片閥進
行壓力脈動和噪聲試驗分析，試驗中保持壓縮機轉速為１４６５ｒ／ｍｉｎ，吸氣壓力為１個大氣壓，排氣壓
力為４ｂａｒ，吸排氣閥片厚度及其它工況均保持不
變。通過改變閥隙通道幾何面積，控制流經閥隙處的氣體流速和閥隙馬赫數，不同閥隙幾何通道面積下氣體流速及馬赫數如表１所示，分別對６組不同馬赫數下的氣閥進行壓力脈動和噪聲試驗，其中１～３組為恒定吸氣馬赫數試驗，４～６組為恒定排氣馬赫數試驗。
4 閥隙馬赫數對吸排氣過程壓力脈動及壓縮機噪聲的影響分析
４.１ 閥隙壓力脈動分
析
由于氣閥吸、排氣閥片在膨脹和壓縮過程中處
于關閉狀態，壓縮機在膨脹和壓縮過程中氣閥不工作，即閥隙處無氣體流動，因此本文僅針對壓縮機在吸氣和排氣過程中的閥隙氣流脈動進行試驗分析。
展開 05.26-重慶-通過噪聲試驗技術研討會
5月26日，重慶
通過噪聲試驗技術研討會
會議亮點：
? 新噪聲測試標準對車輛開發流程的影響
? 應用通過噪聲測試系統如何高效地完成測試
? 如何設置真實的測試環境
? 室外通過噪聲測試演示
隨著新的機動車通過噪聲試驗標準的實施，各汽車廠商將面臨新的挑戰。開發識別通過噪聲源及設定噪聲目標所需的關鍵技術，對車輛工程團隊來說至關重要。從認證測試到噪聲源貢獻分析，Siemens PLM Software 為高級通過噪聲（PBN）工程提供了一整套行之有效的技術,LMS PBN解決方案提供了室外和室內通過噪聲測試與分析、標定和維護所需的全部硬件和軟件以及工程服務。
將于5月26日重慶舉辦的此次通過噪聲試驗技術研討會中，由我們經驗豐富的技術專家分享新的測試規范與方法，實地演示通過噪聲測試技術，并基于實際的測試數據，為您展示多種可擴展的通過噪聲工程應用。
展開 汽車試驗：電動汽車用電動動力系噪聲測量方法
電動汽車最大的特征就是用電動動力系代替或部分代替了傳統動力總成， 這也給車輛NVH性能帶來很大變化， 給車輛噪聲控制帶來新的問題。電動動力系雖然在噪聲量級大小上小于傳統動力總成，但是相比于傳統動力總成聲音成分主要分布在中低頻，電動動力系的高頻噪聲有較大分布，所以聽起來聲音更尖銳刺耳，影響舒適性。因此電動動力系噪聲控制是電動汽車開發的重要關注技術性能。
相比傳統汽車及動力總成長時間發展形成的成熟標準體系，電動汽車是近些年才快速發展起來的，許多方面不成熟，甚至尚無標準。關于電動動力系噪聲及測量，目前汽車領域無論是國內還是國外都沒有相關標準，這使得電動動力系噪聲控制和性能開發缺乏標尺。目前有的企業借鑒工業電機噪聲測量標準，有的企業根據經驗制定一個內部方法暫時使用，有的甚至都沒有內部統一方法，這嚴重制約了電動動力系噪聲水平的提高，限制了電動汽車發展。因此為滿足行業發展需要，開展電動汽車用電動動力系噪聲評價方法相關標準研究與制定工作非常重要與緊迫。
電動汽車用電動動力系噪聲測量方法將通過對電動汽車用電動動力系技術發展應用和特性的調查，對國內相關或近似的噪聲測試標準進行參考研究，結合我國電動動力系產業現狀和試驗技術能力，對開展電動動力系噪聲評價的可行性進行分析，研究并提出適合電動汽車用電動動力系噪聲評價的方法，制定電動汽車用電動動力系噪聲測量方法標準。
電動汽車用電動動力系噪聲測量方法
1 范圍
本文件規定了電動汽車用電動動力系的聲功率級的和表面聲壓級的測量方法。
本文件適用于電動汽車用電動動力系及其子系統，其他類似結構和部件可參考使用。
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