阵列式压电体积E+E位移传感器的设计及实验研究
噪声与振动主动控制技术是航空航天领域长期研究的课题,对降低飞行噪声、提高飞行舒适性、延长飞行器疲劳寿命具有重大的经济价值和现实意义。噪声与振动主动控制主要包括有源振动控制、有源噪声控制和结构声有源振动控制。其中ASAC控制系统是AVC和ANC的结合,可经济有效地通过少量的作动器控制振动结构表面的振速分布,抑制声辐射,从而实现对结构声辐射的控制。因此,ASAC系统用于结构噪声的控制时具有明显优势。

阵列式压电体积E+E位移传感器的设计及实验研究
误差传感器的设计是ASAC系统的关键问题之一。注意到在低频范围内,结构的体积位移幅值是决定声功率的主要影响因素。抵消结构表面体积位移,就能使得振动结构在低频范围内的声辐射大幅降低。如果能通过压电式体积E+E位移传感器设计ASAC系统,可以大幅降低控制器的设计难度。鉴于压电式传感器在ASAC系统中的优越应用性能,本文以压电阵列式体积E+E位移传感器的设计和实验验证为研究对象,分别通过模态方法、伪逆方法结合Tikhonov正则化方法、截断奇异值法对其设计进行研究,并对非均匀阶梯梁的体积位移进行实验测量,主要研究内容包括:首先对ASAC控制技术的研究现状和技术优点进行了简述,分析了聚偏二氟乙烯(PVDF)压电材料用于ASAC系统误差传感的特点和优势,并简要列举了压电体积E+E位移传感器的设计思想和正则化方法的应用。在波数域中推导了体积位移和远场声压的关系,通过抵消振动结构的体积位移能极大地降低远场声压,达到降低结构噪声的目的。分别对模态方法、伪逆方法设计阵列式压电体积E+E位移传感器展开研究,并应用于均匀梁和非均匀阶梯梁的阵列式压电体积E+E位移传感器的设计。数值计算表明,伪逆方法结合Tikhonov正则化方法设计的体积E+E位移传感器能准确的测量结构的体积位移。注意到模态方法需要预先知道振动结构的模态信息,在求解结构模态的过程中需要经过复杂的数值计算过程,而伪逆方法*基于PVDF的输出信号,不需要结构模态信息,并对测量噪声有一定的抗干扰性。对伪逆法设计的阶梯梁PVDF体积E+E位移传感器进行实验研究,并将PVDF体积E+E位移传感器的测量结果与加速度计的测量结果对比。结果表明,本文所设计的PVDF体积E+E位移传感器能够用于体积位移的测量。