电压放大器驱动压电型水下声源进行频响函数测试的应用
【概述】
2025年武汉理工大学研究团队发布论文《Experimental Study on the Acoustic Radiation Contribution of an Underwater Shell Based on the Reciprocity Principle》；研究中使用Aigtek安泰ATA-2082高压放大器，搭建压电型水下声源测试系统。本研究采用互易法分析水下航行器内部各种机械部件对水下声辐射的贡献。首先，直接实验和互反实验的频率响应函数比较表明，频率响应函数曲线的趋势是一致的，幅值误差在5dB以内，验证了互反性的有效性。随后，基于互反频率响应函数，对每个机械部件的声辐射贡献进行分析，并与通过操作传递路径分析获得的直接实验贡献进行比较。通过互反实验和直接实验识别的声辐射贡献的排序是一致的，贡献误差为10%。本研究为水下车辆中机械设备噪声源的识别提供了参考。
实验名称：驱动压电型水下声源进行水下壳体频响函数测试
研究方向：水下声辐射
实验内容：水下航行器在运行过程中，其壳体内部机械设备运转产生的水下声辐射会对航行器的声隐身性能造成显著影响。采用频响函数能够准确评估壳体内部不同位置处机械设备的声辐射贡献程度。然而，由于设备间存在声振耦合效应，且壳体内部空间狭小、实验设备布置困难，频响函数的直接测量往往难以开展。本研究旨在通过声学互易方法测试水下航行器壳体的频响函数，并评估其内部不同位置设备的声辐射贡献度。实验在消声水池中进行，采用带端板的圆柱壳结构模拟实际航行器壳体，以克服内部空间狭小、设备布置困难及声振耦合效应导致的直接测量障碍。
测试设备：信号源、ATA-2082高压放大器、水下声源、水听器、加速度传感器、信号采集仪等。
实验过程：
图1：实验系统布置
图2：水下壳体实验模型
首先，通过信号源产生白噪声信号，经功率放大器放大后驱动水下声源，在水中产生声波。在声源附近布置多个水听器，实时测量声压信号以计算声源的体积速度。该声压场激励壳体产生振动，壳体内部的加速度传感器同步采集振动响应信号。水听器和加速度传感器所获数据均由信号采集仪采集并传输至计算机进行存储与处理。基于声源体积速度与壳体振动响应数据，计算频响函数，进而分析壳体内部不同位置设备对声辐射的贡献程度，实现基于声学互易原理的间接测量与评估。
实验结果：
图3：水下声压和壳体振动响应
图4：互易方法和直接测试频响函数对比
ATA-2082高压放大器可有效驱动压电型水下声源，水下声压和壳体振动响应明显，相较背景噪声高20dB以上，保障了数据的有效性。通过互易方法所测试的三分之一倍频程频响函数与直接测试结果，幅值相近、趋势一致，证明了采用互易方法测试水下航行器频响函数的有效性。
安泰放大器在此应用中的产品优势：
1.高电压与大功率输出——产生高信噪比信号，克服水下测试强衰减
2.宽频带覆盖与高线性度——精准还原激励信号，保障频响函数计算精度
3.双通道独立输出——简化系统链路，提高测试效率
【推荐产品】：ATA-2082高压放大器
图：ATA-2082高压放大器指标参数
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