陣列式壓電體積位移傳感器的設計及實驗研究.pdf

1、學校代碼：10406中圖分類號：TP212.6TB534學號：130082502003南昌航空大學南昌航空大學碩士學位論文碩士學位論文陣列式壓電體積位移傳感器的設計及實驗研究陣列式壓電體積位移傳感器的設計及實驗研究作者：鐘海彬指導教師：毛崎波教授申請學位級別：碩士學科、專業(yè)：航空宇航推進理論與工程申請學位日期：2015年11月授予學位單位：南昌航空大學I摘要噪聲與振動主動控制技術是航空航天領域長期研究的課題，對降低飛行噪聲、提高飛行舒適

2、性、延長飛行器疲勞壽命具有重大的經(jīng)濟價值和現(xiàn)實意義。噪聲與振動主動控制主要包括有源振動控制（ActiveVibrationControlAVC）、有源噪聲控制（ActiveNoiseControlANC）和結構聲有源振動控制（ActiveStructuralAcousticControlASAC）。其中ASAC控制系統(tǒng)是AVC和ANC的結合，可經(jīng)濟有效地通過少量的作動器控制振動結構表面的振速分布，抑制聲輻射，從而實現(xiàn)對結構聲輻射的控制。

3、因此，ASAC系統(tǒng)用于結構噪聲的控制時具有明顯優(yōu)勢。誤差傳感器的設計是ASAC系統(tǒng)的關鍵問題之一。注意到在低頻范圍內，結構的體積位移幅值是決定聲功率的主要影響因素。抵消結構表面體積位移，就能使得振動結構在低頻范圍內的聲輻射大幅降低。如果能通過壓電式體積位移傳感器設計ASAC系統(tǒng)，可以大幅降低控制器的設計難度。鑒于壓電式傳感器在ASAC系統(tǒng)中的優(yōu)越應用性能，本文以壓電陣列式體積位移傳感器的設計和實驗驗證為研究對象，分別通過模態(tài)方法、偽逆方

4、法結合Tikhonov正則化方法、截斷奇異值法對其設計進行研究，并對非均勻階梯梁的體積位移進行實驗測量，主要研究內容包括：（1）首先對ASAC控制技術的研究現(xiàn)狀和技術優(yōu)點進行了簡述，分析了聚偏二氟乙烯（PVDF）壓電材料用于ASAC系統(tǒng)誤差傳感的特點和優(yōu)勢，并簡要列舉了壓電體積位移傳感器的設計思想和正則化方法的應用。（2）在波數(shù)域中推導了體積位移和遠場聲壓的關系，通過抵消振動結構的體積位移能極大地降低遠場聲壓，達到降低結構噪聲的目的。（

5、3）分別對模態(tài)方法、偽逆方法設計陣列式壓電體積位移傳感器展開研究，并應用于均勻梁和非均勻階梯梁的陣列式壓電體積位移傳感器的設計。數(shù)值計算表明，偽逆方法結合Tikhonov正則化方法設計的體積位移傳感器能準確的測量結構的體積位移。注意到模態(tài)方法需要預先知道振動結構的模態(tài)信息，在求解結構模態(tài)的過程中需要經(jīng)過復雜的數(shù)值計算過程，而偽逆方法完全基于PVDF的輸出信號，不需要結構模態(tài)信息，并對測量噪聲有一定的抗干擾性。（4）對偽逆法設計的階梯梁P