①课题来源与背景： 课题来源于国防科工局所设立的“声学覆盖层隐身效果综合测试技术和准则研究”基础研究项目，项目主研单位为中国船舶工业集团公司船舶系统工程部，哈尔滨工程大学为联合研制单位。 课题背景：声学覆盖层的声学性能测试是声学覆盖层研制过程中一个重要环节，是声学覆盖层研制的一个瓶颈技术。国内声学覆盖层的声学测试主要包括小样测量和大样测量。小样测量方法主要有声管中脉冲法和驻波法。这些方法主要适用于中高频段。目前潜艇主动声纳的工作频段已经低至1kHz，甚至更低。这就要求声学覆盖层的吸声、隔声频率也必须与之匹配。声学覆盖层的结构也变得非常复杂，声学覆盖层小样无法包含完整的声学结构。因此，声管中小样测试结果与实际情况有一定的差距。 由于声学覆盖层是非均匀结构吸声材料，当声波斜入射时的反射系数与入射角的关系复杂，不能利用法向入射时的反射系数解析公式计算获得。因此，一般采用测量的方法获得。而声全息技术可以通过一次测量声学覆盖层大样得到大角度范围内声学覆盖层反射系数。目前，所采用的声全息测量技术是在自由场条件实施的。这在实际应用中存在的主要问题是，一、常规水池中无法实现加压和恒温功能，不能模拟测量实际海洋环境条件下声学覆盖层的声学性能；二、现有的压力罐中可以实现变压和恒温功能，而且又有吸声功能，但是压力罐的尺寸有限，而且在低频段吸声吸能较差，这导致声学覆盖层大样的低频测量环境不是理想的自由场，而是近似的混响场。因此，要进行声学覆盖层大样在压力罐中的全向声反射系数测量，必须针对现有压力罐的实际情况，开展有限空间中声学覆盖层大样近场声全息测量方法研究，这对声学覆盖层大样低频声全息测试技术及其测量规范的安静、对低频声学覆盖层的研制可开发都是非常有意义的，也十分必要。 ②研究目的与意义：根据声学覆盖层技术研制需求，有针对性的开展声学覆盖层大样在温度、压力可控的高压消声水罐有限空间内的大角度声反射系数声全息测量方法和建模、及在高压罐内钢板标准样品的测量试验研究工作。在此工作的基础上，按国家标准的格式规范要求编制声学覆盖层大样侧向声学性能测试技术规范，解决声学覆盖层大样大角度声学性能的评价问题。 ③主要论点与论据：经过本课题的研究，形成了有限空间中声学覆盖层声学性能近场声全息测量方法，建立有限空间中近场声全息测量系统原理样机，并在消声水池和高压消声水罐中进行了原理试验，测量参数为反射系数，测量频率、角度范围、压力、不确定度等均满足技术指标要求，最终编制了声学覆盖层大样声学性能测试技术规范（草案）。 ④创见与创新：针对有限空间测试环境中的多途干扰问题，提出了一种有限空间中的声学覆盖层材料声反射系数反演方法，首先对全息数据进行预处理，利用预处理后的数据计算材料的声反射系数。在大型高压水罐中进行了对钢板及声学覆盖层样进行了声反射系数测试，其中钢板测试结果与理论值进行了对比分析，分析结果表明，这种方法提高了有限空间中材料声反射系数的近场声全息测试精度。 ⑤社会经济效益，存在的问题：本课题完成后将大大提高我国声学覆盖层大样声学方面的测试技术水平，满足我国声学覆盖层产品研制过程中对大样声学性能测量方面的测量技术需求，初步建立起我国在声学覆盖层领域大样声学性能评估体系框架。本课题的研究成果还可以满足其他声学材料和声学构建的测量，如声障板、吸声涂层、各类实验室水池用吸声圆锥和尖劈等大面积样品，具有非常重要和广泛的应用前景，可以迅速转化为测试和校准服务。通过对声学覆盖层大样测量规范的制定，可以规范声学覆盖层的测量方法，统一测量标准，使国内声学覆盖层测量和评价体系趋于完整一致，有利于其研制和应用，尽可能减少由于测量不准确而造成的在声学覆盖层研究、生产过程中的经济损失。所以本项目具有良好的社会和经济效益。 ⑥历年获奖情况：1996~2002年，课题组完成了“大型声纳基阵全息校准装置”研制工作，该系统已经于2002年6月通过验收，并交付国水声一级计量站使用，并获得国防科工委科技进步二等奖。 ⑦成果简介：建立了基于高压消声水罐（长25m，内径4.5m）的近场声全息测量方法及系统原理样机，能够在一定水温（3℃~50℃）和水压（常压~3.0MPa）条件下，满足消声瓦大样在2kHz~10kHz频率范围内0°~60°的声反射系数测量，解决了测量系统各通道一致性校准技术、设计了高强度、低散射的近场声全息测量基阵，填补了我国在高压下测试消声瓦大样的“近场声全息”测试技术空白。

哈尔滨工程大学

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