舰船辐射噪声模拟器设计.pdf

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1、总第222期舰船电子工程Vo1．32No．122012年第12期ShipElectronicEngineering153舰船辐射噪声模拟器设计曹占启陈宝柱(91388部队湛江524022)摘要文章首先分析了舰船辐射噪声的频谱特性和声学特征，给出了线谱和连续谱的合成方法，随后从工作原理、硬件结构和软件流程三个方面介绍了模拟器的设计。该模拟器具有结构简单、可靠性高的优点，能够逼真模拟船辐射噪声的线谱和连续谱信号，可用于在水声装备的研制、仿真和试验。关键词舰船辐射噪声；线谱；连续谱；FPGA中图分类号TB

2、565DesignofShip’SRadiatedNoiseSimulatorCAOZhanqiCHENBaozhu(No．91388TroopsofPIA，Zhanjiang524022)AbstractThespectralpropertiesandacousticpropertiesofshipradiatednoiseareanalyzed．Themethodofcombininglinespectrumandcontinuousspectrumisgiven．Thenthenoisesim

3、ulatorisdesignedindetailsDomthreeaspects：theworkingprincipleofthesimulator，thehardwarecomponentsandsoftwareprocess．Thesimulatorwhichhastheadvantagesofsimplestructureandhighreliabilitycanrealisti—callysimulatethelinespectrumandcontinuousspectrumofship’s

4、radiatednoise．Itcanbeusedinthedevelopment，simulationandtestingofunderwateracousticequipment．KeyWordsradiatednoise，linespectrum，continuousspectrum，FPGAClassNumberTB565指航行或作业舰船上的各种机械振动通过船体向水中辐射1引言而形成的噪声，包括推进系统噪声和辅机噪声，是强线谱和舰船的辐射噪声是由舰船上机械运转和舰船运行产生弱连续谱的迭加；螺

5、旋桨噪声是由螺旋桨转动所产生的噪并辐射到水中的噪声，它是舰船最重要的声学特征。舰船声，包括螺旋桨空化噪声和螺旋桨叶片振动噪声；水动力噪的辐射噪声是被动式声纳设备的信息来源，可用于对舰船声由不规则的、起伏的海流流过运动船只表面而形成，它是目标进行探测、定向、定位、跟踪和识别等。在水声装备的水流动力作用于舰船的结果。研制、仿真、试验中_1]，往往需要产生舰船辐射噪声信号用舰船辐射噪声功率谱中的连续谱反应噪声信号中随机于装备设计验证和性能检验，相对于实际进行海上航行试信号的能量分布。大量的测试和分析表明，

6、舰船噪声的连验，通过模拟器产生噪声信号方式既可以保证安全，又能节续谱存在一峰值，其频率的上限因舰船的类型而异，但都在约大量的资源。本文在分析舰船辐射噪声频谱特性的基础200Hz~400HzE2]，当频率低于谱峰频率的上限时，频率随上，综合使用环境、技术特点、价格等因素，从工程应用的角着频率的增高较平直，它占有辐射噪声的绝大部分能量。度提出了一种以FPGA和单片机为控制核心的模拟器软硬功率谱中的线谱与舰船的辅机、推进系统及螺旋桨有关，反件设计方案。应噪声信号的周期性噪声部分的能量分布，它们多分布在低频

7、，而且不同舰船的噪声频谱的频率和幅值并不相同，这2舰船辐射噪声模型些线谱成为识别舰船的主要特征。2．1舰船辐射噪声的来源及特性2．2舰船辐射噪声线谱模拟舰船辐射噪声信号由螺旋桨引起的轴频，叶片频及其谐波的线谱频率通功的频谱是由连续谱和离常在lOOHz以下，与目标的航速有关；各类恒速辅机振动蛊谱散谱叠加而成的混合及结构共振引起的线谱谐波分量在幅度、频率上是相对稳级谱[，如图1所示，通常定的高频线谱，一般在1000Hz以下的频域_3]。由于推进主要由机械噪声、螺旋桨系统、螺旋桨及辅机引起的线谱噪声具有周

8、期性的特点，所频率噪声和水动力噪声三部以可以用周期信号做线谱模型。线谱分量可通过产生一系图1典型舰船辐射噪声频谱曲线分叠加而成。机械噪声列正弦信号来模拟[4]：收稿日期：2012年5月4日，修回日期：2012年6月27日作者简介：曹占启，男，助理工程师，研究方向：水声工程。陈宝柱，男，硕士研究生，工程师，研究方向：水声工程。154曹占启等：舰船辐射噪声模拟器设计总第222期(￡)一i[2￡+()](1)4噪声模拟器的整体设计其中m为第i阶谐波组包含的谐波分量，每一组谐