基于聲輻射模態(tài)的有源結構聲學控制（ASAC）誤差傳感器和控制作動器的設計研究.pdf

1、基于聲輻射模態(tài)的有源結構聲學控制(ASAC)是近幾年提出的分析結構振動輻射聲場性質和控制噪聲輻射的一種有效方法。通過振動結構表面法向速度和表面聲壓之間的關系，給出振動板結構的聲輻射模態(tài)及其對應的輻射效率。聲輻射模態(tài)代表一組正交的速度分布，每一階聲輻射模態(tài)對應的聲功率相互獨立。結構的輻射聲功率可以表示為輻射效率和聲輻射模態(tài)伴隨系數平方的線性組合。聲輻射模態(tài)的一個重要特點是它在中、低頻時，對應的輻射效率隨著聲輻射模態(tài)階數的增加而迅速降低。因

2、此，基于聲輻射模態(tài)的ASAC系統(tǒng)的控制策略是使前K階聲輻射模態(tài)伴隨系數幅值最小化。 誤差傳感器的選擇和設計直接關系誤差信號輸出的準確性和實時性，是實現ASAC的關鍵一環(huán)。本文選擇PVDF壓電薄膜作為傳感器的材料，以Legendre多項式展開表示板的振速分布和PVDF的形狀函數，設計了能適用于任意邊界條件兩維結構的分布式PVDF誤差傳感器。將設計得到的傳感器用于測量簡支、固定邊界條件的板結構以及簡支板的局部區(qū)域的第一階聲輻射模態(tài)伴

3、隨系數，得到較好的測量結果。此外，本文還分析了傳感器布置位置誤差和形狀誤差等因素對測量結果的影響。 控制作動器是向振動結構施加控制信號的實施者，其設計的好壞直接影響控制效果的優(yōu)劣。本文利用壓電薄膜(壓電陶瓷、PVDF)的逆壓電效應，通過對矩形壓電薄膜——薄板結構進行靜力學分析，得到矩形壓電作動器的等效激勵模型。此外，通過模態(tài)分析，得到矩形壓電作動器作用下板的振動響應。將矩形壓電作動器應用到基于聲輻射模態(tài)的ASAC中，得到基于聲輻