解读│水声大型试验设备共享

时间:2021-03-17作者:文章来源:best365官网登录浏览:2402

水声技术重点实验室是我国最早从事水声科学研究与人才培养的单位,是一大批水声技术新原理、新方法、新技术的发源地,也是多型水声设备与型号装备的研制单位。

实验室具有配套完整的水声测试设施,包括一个全频段非消声水池、一个低频消声水池、一个水声信道水池(内含高频消声水池)、以及重力式低噪声水洞、100MPa高压压力试验装置,配备有10吨、2吨载重吊钩、实验航车、声学换能器、电子仪器设备等。同时建有混响室、隔声室等空气声学测量室。

基于以上基础设施可为国际、国内行业内的各位同行提供先进的实验条件,开展各类水声设备的测试计量、实验调试以及开展相关科学实验研究等,促进水声行业的交流与合作。

下面,详细介绍开放共享设施设备:


开放共享设施设备介绍

一、大型实验设施设备

1、低频消声水池

主要性能指标:

水池尺寸:25m×15m×10m

工作频率:F≥2kHz

吸声系数:2kHz 以上 α≥0.99

水池上配有2个行车,有5个自由度(XYZΦθ)的运动

位置精度:1mm

吊杆入水深度:5m

旋转升降杆承载量:1000kg

旋转升降杆升降速度:1-2m/min

旋转升降杆旋转速度:10-180°/min

旋转角度范围:0-720°

旋转角精度:0.1°

大航车航速:1-6m/min


主要可开展实验:

  • 声频特性分析研究;

  • 近场声全息、声成像技术研究;

  • 噪声源识别与定位技术研究;

  • 矢量水听器性能测试;

  • 声强与声功率测量技术研究;

  • 结构减振降噪技术以及噪声特性的测量技术;

  • 声散射特性研究;

  • 水声换能器及基阵的测试技术研究;



2、水声信道水池



主要性能指标:

水池尺寸:45m×6m×5m

工作频率:20kHz-1MHz

水池上配有2个行车,有5个自由度(XYZΦθ)的运动

位置精度:1mm

吊杆入水深度:3m

旋转升降杆承载量:1000kg

旋转升降杆升降速度:1-2m/min

旋转升降杆旋转速度:10-180°/min

旋转角度范围:0-720°旋转角精度:0.1°

大航车航速:1号车:1-60m/min2号车:1-6m/min

备注:信道水池西侧8米是有闸门隔开的,池底铺有2.5m深的沙子,可做掩埋物体探测实验


主要可开展实验:

  • 海洋环境中声传播规律研究缩比实验

  • 水声信道多途结构测量实验

  • 海底底质分类模拟实验

  • 水声波导中目标散射实验

  • 沉底与掩埋目标探测试验

  • 海底混响特性实验

  • 水声通信实验

  • 水声信道中声学设备性能测试实验

  • 水声信道匹配实验



3、全频段非消声水池


主要性能指标:

水池尺寸:15m×9.3m×6m

工作频率:各声学频段

水池上配有1个行车,有5个自由度(XYZΦθ的运动

位置精度:1mm

吊杆入水深度:3m

旋转升降杆承载量:1000kg

旋转升降杆升降速度:1-2m/min

旋转升降杆旋转速度:10-180°/min

旋转角度范围:0-720°

旋转角精度:0.1°

大航车航速:1-6m/min


主要可开展实验:

非消声水池可以完成准二级水声换能器校准实验以及其它水声测量实验,其中包括:

  • 水听器灵敏度校准实验:自由场电压灵敏度应用球面波自由场互易法测量及计算;自由场电压灵敏度的混响场互易法测量及计算;

  • 水声发射器校准实验;

  • 水声换能器指向性测量实验;

  • 水声换能器阻抗特性测量实验

  • 水声换能器及其它水下声源辐射声功率测量实验:辐射声功率的自由场和混响场测量及计算;

  • 水声吸声构件的吸声系数测量。

  • 用混响法进行UUV辐射噪声测量。



4、重力式低噪声水洞


主要性能指标:

工作段尺寸:0.4m×0.4m,长3m

水洞流速:111.3m/s,共12个档可调;

稳定水流时间不小于30s

上水箱可储水:35m×3.5m×1.7m

下储水池(非消声水池)尺寸:15m×9.3m×6m

上水箱标高:21.40m


主要完成工作:

  • 水流引起弹性结构的振动与声辐射

  • 水动力噪声特性研究

  • 水流引起的湍流附面层压力脉动和尾声

  • 流场—声场—振动之间相互关系机理研究

  • 不同线型导流罩流体动力学和声学特性研究

  • 声呐基阵(拖曳线列阵、舷侧阵等)流噪声特性研究

  • 舰船、潜艇和鱼雷的缩比模型水下振动及其噪声控制

  • 结构的减振降噪技术研究

  • 流场测量流动显示




5、压力试验装置

主要性能指标:

内径0.6

有效深度1.6

最大工作压力:100MPa

室内有监控摄像头、电动葫芦。操作间与该室一墙之隔,墙壁加有防爆钢板。


主要可开展实验:

压力罐可以作尺寸合适试件的打压试验,最高可以打压到100MPa,相当于1万米水深时的水压,用于测试各种试件在不同水压下的密封性能及耐静压强度;也可以在线带压测试换能器阻抗特性、释放器在设计压力下的释放情况。




6、循环式混响水池


主要性能指标:

水池尺寸:9.1m×3.3m×1.7m

水泵性能:型号GDD200-24B型低噪声管道泵

流量:250 m3/h

扬程:15m

功率:18.5kW

转速:1480r/min

效率:79%

外循环管路内径:200mm

变频器:可调节档位0~50


主要可开展实验:

  • 流场环境下弹性结构的振动与声辐射

  • 水下航行器缩比模型的水动力噪声特性研究

  • 各型船用螺旋桨的水动力噪声特性研究

  • 离心泵流噪声研究

  • 循环管路系统的振动与噪声研究











7、隔

主要性能指标:

发声室尺寸为:4.4m×3.6m×3.2m

受声室尺寸为:4.4m×4.0m×3.2m

可测量 125Hz —— 6300Hz 频带内的大样隔声材料的隔声性能。


主要可开展实验:

可测量各种建筑材料的隔声性能。



8混响室


主要性能指标:

混响室尺寸为:7.8m×6.2m×5.0m

容积:241.8立方米

可测量频率范围:125Hz —— 6300Hz


主要可开展实验:

  • 可测量各种材料的无规入射吸声特性;

  • 可测量声源的辐射声功率;






二、部分共享设备简介

1标准水听器

型号:BK8103

工作频率范围:0.1Hz to 180kHz;接收灵敏度:-211dB。微型水听器,用于水下高频测量,工作水深可达400m

型号:BK8104

工作频率范围:0.1Hz to 120kHz;接收灵敏度:-205 dB。标准水听器,全指向性,可做其它水听器校准的参考标准,工作水深可达400m

型号:BK8105

工作频率范围:0.1Hz to 160kHz;接收灵敏度:-205 dB。内装球形压电陶瓷敏感元件,有很好的全指向性,工作水深可达1000m

型号:BK8106

工作频率范围:7Hz to 80kHz;接收灵敏度:-173 dB。低噪声、高灵敏度水听器,内置前置放大器,工作水深可达1000m



2高频标准水听器

型号:RESON TC 4014

技术指标:工作频率范围:15Hz to 480kHz;接收灵敏度:-180dB;工作深度900m;前放增益:25dB

型号:RESON TC 4035

技术指标:工作频率范围:10Hz to 800kHz;接收灵敏度:-214dB;工作深度.300m;前放增益:10dB

型号:RESON TC 4038

技术指标:工作频率范围:10Hz to 800kHz;接收灵敏度:-228dB;工作深度.20m

型号:RESON TC 4040

技术指标:工作频率范围:1Hz to 120kHz;接收灵敏度:-208dB;工作深度.400m






3标准发射换能器

该设备是一种专用的宽带、水平无指向性的水声发射换能器。

按工作段共有五部分构成。该设备作为水中声源,按一定频率发射水声信号。可完成水声传播、水声探测、水声定位和水声计量等方面的试验和研究。可广泛应用于水声物理和水声工程的各个研究领域。

技术指标:

工作频率:500Hz80kHz(共五个换能器,分为500Hz28kHz820kHz2040kHz4080kHz );声源级:不小于170dB;工作水深:不小于200m;最大工作电压:不小于800Vram(连续);电缆长度:50m;指向性:换能器轴向圆柱形。



4L系列线性功率放大器

该系列放大器为A类线性功率放大器,采用模块化设计,由电源、前置放大器、输出模块和输出变压器组成。该放大器可连接压电、磁致伸缩、电动式等类型换能器,并有高线性、低失真及动态范围广(100dB)等特点。该功放提供多种输出阻抗值的选项,使用者可以通过前面板上的旋钮选择匹配换能器的输出电路。提供多重的过载与短路保护装置,适合船载和水池等应用环境。

L2线性功率放大器

输出功率:260VA(连续)、650VA(脉冲);输出电压(V RMS)88132175220265;工作频率:400Hz to150kHz;重量:52磅。

L6线性功率放大器

输出功率:800VA(连续)、2000VA(脉冲);输出电压(V RMS)1061502123004246008481200;工作频率:40Hz to120kHz;重量:165磅。



5信号适调放大器BK2692



型号:BK2692

输入4通道,输出4通道;最低频率:0.1Hz,最高频率:100kHz;最小增益:×0.1-20Db),最大增益:×1000080Db)。BK2692适调放大器具有低噪声、高动态范围、高精度的特点。它集成了高低通滤波器,具有多种过载指示功能,非常适合实验室使用,适用于电荷加速度计、水听器、力传感器、电容传声器、CCLD加速度计和声强探头。可通过串行控制接口(RS.232)允许计算机控制设置和测试功能,可从单台电脑控制多个放大器。







6信号适调放大器BK2694

型号:BK2694

信号通道:16路,放大倍数:10dB 20dB 30 dB,工作模式:低通、高通、带通。可完成水声信号滤波放大等调理功能,支持电压和CCLD两种放大模式,自动识别TEDS智能传感器信息,可多机级联扩展,并有基于PC的软件控制。具有极低的自噪声,动态范围可达120dB



7PULSE动态信号分析仪

该设备前段采用BK3660-D-100,采集卡采用BK3052-B。基于LAN-XI总线结构的前端机箱最多可容纳11个输入/输出模块;GPS接口用于设定系统绝对时间,并为各通道同步采集提供时间基准。通道数:33个;输入方式:CCLD输入、直接输入;最高工作频率(分析频率):102.4kHz;采样频率:(102.4×2.56kHz;动态范围:大于160dBA/D转换:双24位;数据传输:24位;FFT分析时中心频率分辨率:1Hz;内置高通滤波、抗混跌滤波。

PULSU多通道动态分析软件是B&K(丹麦)公司开发主流分析平台,包括PULSU LabshopPULSU Reflex,是世界第一款实时数据采集和多数据分析软件。该软件与B&K生产的数据采集硬件的完美匹配,可实现直观的数据采集、实时的测量分析和强大的后处理功能。

主要技术参数:

支持通道数:32路;最高采样率:100kHz;最高工作频率:30kHz;数据格式:.dat NaNi .wav .uff;数据分析模式:FFT(快速傅里叶)、CPB(倍频程);基本分析功能:自谱和互谱、频率响应函数、互相干、瀑布图和彩色云图、积分与微分等。



8阻抗分析仪

6500B 系列的精密阻抗分析仪提供各种电子组件的参数量测,频率范围从 20Hz to 120MHz。具有非常完善的测试功能可在分析及电表两种模式中做扫频,单次及多次的测试。Graphical User Interface (GUI) 用户图型接口与TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器)做结合,测量参数显示得更加清楚,用户也容易上手。仪器可透过 GPIB LAN 接口来操控。

具有完善的量测功能及多项可量测之参数. 在画面上可获得两项组件的参数。可量测的参数如下所示:

Capacitance (C) 电容、Inductance (L)  电感、Resistance (R)  电阻、Reactance (X)  电抗、Conductance (G) 电导、Susceptance (B) 电纳、Dissipation Factor (D) 消耗因素、Quality Factor (Q) 质量因素、Impedance (Z) 阻抗、Admittance (Y) y参数、Phase Angle (Ø) 相位角。所有以上参数都可透过面板或是GPIBLAN等接口来进行设定,操作及量测。

以扫频绘图的功能将两种参数的图型显示在 TFT 屏幕上,两种参数的坐标可以 frequency, drive level DC bias设定。




三、大型仪器费标准

大型实验设备设施共享清单

序号

资产

编号

按天收费

规格型号

单价(元)

实验室内(元/天)

实验室外(元/天)

 1

 FW145-1

水声信道水池

 45m * 6m * 5m

 6660991.77

 2300

 4600

 2

 FW145-2

水声消声水池

 25m * 15m * 10m

 19190822.69

 3500

 7000

 3

 FW145-3

水声混响水池

 15m * 9.3m * 6m

 2775763.33

 1700

 3500

 4

 FW145-4

水声水洞

工作段

 400mm * 400mm

 6135740.49

 4200

 8500

 5

 FW145-5

水声混响实验室

 12m * 9m * 8m

 4391686.63

 2600

 5200

 6

 FW145-6

水声隔声实验室

 9m * 6.2m * 4.4m

 3159686.63

 1600

 3200

 7

 FW019

水声水池

34号楼)

 12m * 5m * 4m

 382900.00

 1500

 3000

 8

 FW020

 31号楼原信道水池

 25m * 2.5m * 2.6m

 120000

 1000

 2000

 9

 20131746

大水箱系统

 9m * 3.1m * 2m,最高水位1.7m,带有机玻璃观察窗

 115000

 150

 300








序号

资产

编号

按次收费

规格型号

单价(万元)

实验室内元/

实验室外元/

10

 20126570

压力试验装置

内径0.6m,深1.6mZCT-JY100

 1980000.00

 4200

 8400

注:一天按照8小时计算,超出8小时不足4小时按0.5天计算,压力试验装置按次计算,每次最多8小时打压时间,超出时间不足8小时按1次计费。