Акустическая оптимизация

Акустическая оптимизация машинных конструкций [c.257]

Задача акустической оптимизации машинных конструкций в общей постановке (7.51) — (7.54) близка к основной задаче тео-рли оптимального управления, области пауки, переживающей в последнее десятилетие период бурного развития, где уже разработано немало эффективных методов решения [69, 231, 256. 323]. Отличие состоит в том, что вместо вектора конструктивных параметров а там вводится аналогичный вектор параметров управления, компоненты которого представляют собой функции времени, с помощью которых осуществляется оптимальное управление, например, полетом косм)ического аппарата. Кроме того, двин<ение исследуемой системы описывается уравнениями вида [c.259]

В заключение параграфа укажем на пример акустической оптимизации, описанный в работе [112]. Рассматривалась задача- [c.273]

С целью установки датчиков делали шурфы до наружной поверхности труб. В местах установки датчиков снимали гидроизоляцию, а поверхность труб зачищали наждачной бумагой. Для оптимизации расстановки датчиков поэтапно определяли особенности распространения волн и характеристики акустических шумов на участке коллектора низкого давления в штатном режиме работы агрегатов. На первом этапе использовали частотные фильтры системы на диапазон 30-200 кГц и соответствующие приемники. Уровень шумов при данном частотном диапазоне, приведенный к входу принимающего устройства, составил около 5000 мкВ (42 бВ относительно 1 мкВ). Столь высокий уровень шумов не позволял проводить измерение эмиссии в указанном частотном диапазоне, так как существенно снижался динамический диапазон системы. В связи с этим на втором этапе был использован диапазон 200-500 кГц, и уровень акустических шумов составил около 10 мкВ (20 бВ), что предпочтительнее при проведении акустических измерений. С помощью регистратора РАС-ЗА были записаны реализации шумов в частотных полосах 30-200 и 200-500 кГц, на основе которых получили частотный спектр шумов на объекте в суммарной полосе 30-500 кГц. Анализ спектра показал, что наиболее эффективным является использование полосы частот 100-500 кГц. [c.201]

В [139] отмечается, что АЭД подземных коллекторов можно с успехом проводить даже при значительном уровне механических шумов. Однако для этого необходима соответствующая адаптация аппаратуры. В случае оптимизации частотной полосы системы измерения эмиссии можно осуществлять линейную локацию источников при расстоянии между датчиками акустической антенны 10-15 м. [c.202]

В качестве примера рассмотрим многокритериальную оптимизацию генератора с малым уровнем акустических шумов (мощностью 22,5 кВт, 212 [c.212]

ВЫВОД формул для излучения и приема акустических волн, а также определение эквивалентного электрического импеданса преобразователя. Представить преобразователь в виде пассивного электрического элемента важно для оптимизации согласования его с генератором и усилителем импульсного прибора, а также для определения экстремальных режимов работы приборов резонансного типа, поскольку именно при этих режимах измеряют резонансные частоты. [c.63]

До сих пор рассматривались механические элементы, определяющие динамическое поведение конструкций. В большинстве случаев конструкции являются не изолированными, а располагаются на поверхности сплошной среды или окружены ею. Поскольку упругие волны могут распространяться во всех средах, то следует ожидать некоторого взаимодействия с этими средами. Например, колеблющаяся конструкция возбуждает акустические волны в воздухе, которые будут слышны, если их интенсивность и частота располагаются в пределах чувствительности уха. Акустические волны будут также отражаться от окружающей среды и влиять на динамическое поведение конструкции. Аналогично, когда акустические волны от одного источника, например колеблющейся поверхности, падают на другую гибкую поверхность, они порождают на этой поверхности нагрузки в виде периодически меняющегося давления, что заставляет ее колебаться и в свою очередь излучать акустические волны (рис. 1.25). В принципе явление акустических взаимодействий с конструкцией можно описать уравнениями движения конструкции и окружающей среды. До сих пор ввиду сложности геометрии действительных конструкций и многократности отражений акустических волн это совсем не легкая задача, и обычно только очень простые идеализированные задачи могут быть решены с необходимой степенью точности. Однако эти простые классические решения могут оказать значительную помощь в понимании сути явления и в интерпретации результатов экспериментальных исследований или очень громоздких расчетов на ЭВМ, Особенно важно помочь инженерам понять суть результатов различных замеров шумов и колебаний, получаемых ими, а также оценить влияние изменений различных параметров. Без подобных экспериментов получение и оптимизация данных экспериментов с целью снижения шума установок и решения реальных задач подавления колебаний будет, разумеется, очень сложным делом. Некоторые работы общего характера [1.47— 1.52] могут представить интерес для читателей, которые только начинают знакомиться с этой темой. [c.52]

Параметры оптимизации в зависимости от цели, для которой они предназначены, могут быть пространственными и временными (длина, время, площадь, объем, скорость, ускорение и т. д.) механическими (масса, плотность, сила, момент силы, работа, энергия, мощность, давление и т. д.) электрическими и магнитными (количество электричества, плотность электрического тока, удельное сопротивление, магнитный поток и т. д.) тепловыми (температура, количество теплоты, тепловой поток, коэффициент теплообмена и т. д.) акустическими (звуковое [c.94]

В заключение следует отметить, что АЭ-диагностика подземных коллекторов и участков трубопроводов может эффективно проводиться даже при существующем значительном уровне механических шумов. Однако необходима адаптация аппаратуры АЭ для проведения подобных измерений. При оптимизации частотной полосы системы АЭ можно будет проводить линейную локацию источников сигналов при расстоянии между датчиками акустической антенны, равном 10-15 м. [c.158]

Рассмотренный метод оптимизации разделительных фильтров был использован при разработке нескольких последних моделей акустических систем и показал высокую эффективность. [c.102]

Переход к системному проектированию, включающему в себя многокритериальную оптимизацию (с применением ЭВМ) параметров всех элементов акустической системы. [c.161]

В книге изложены физические основы, методы и средства акустического контроля — одного из наиболее распространенных и быстро развивающихся видов неразрушающего контроля. Анализируются различные типы контактных и бесконтактных акустических преобразователей и устройство ультразвуковых дефектоскопов. Рассмотрены методы прохождения, свободных н вынужденных колебаний, акустической эмиссии, а также вопросы оптимизации параметров контроля на основе максимума отношения сигнал. — помеха. Изложены методы контроля различных типов изделий из металлов и неметаллических материалов. [c.2]

Как правило, методы акустического контроля изложены по схеме вывод аналитических выражений для полезных сигналов уровень помех и шумов оптимизация условий контроля. Такая схема наиболее логична с точки зрения практических задач проектирования аппаратуры и разработки технологии контроля. Вопросы измерений с помощью акустических методов рассмотрены в сочетании с метрологическим обеспечением. [c.3]

Если известная абсолютная чувствительность дефектоскопа, задачу определения порога чувствительности (т. е. выявления плоскодонного отверстия с минимальной площадью 8ь) при контроле мелкозернистого материала и ее снижения путем оптимизации параметров контроля решают на основе анализа формулы акустического тракта. Для дальней зоны (наихудший случай) ЭАП без акустической задержки с учетом (2.4) справедливо соотношение [c.136]

Выбор оптимальных параметров контроля основан на анализе соотношений полезных сигналов и среднего уровня структурных помех. В табл. 2.1 эти соотношения приведены без учета влияния на них качества акустического контакта (см. п. 1.3.5). Поскольку изменение акустического контакта может уменьшить амплитуду сигнала в несколько раз, а максимальный уровень структурных помех в 2 раза выше среднего, для надежного обнаружения полезного сигнала на фоне помех сигнал должен быть в 6... 8 раз выше их среднего уровня. Используя эти соотношения, можно дать следующие рекомендации по оптимизации условий контроля [c.137]

Оптимизация акустического поля преобразователя (см гл. 7). [c.48]

Увеличение площади преобразователя Sa повышает не только чувствительность в акустическом, но и в электрическом тракте (4.19). Однако здесь возрастание Sa приводит к увеличению емкости С, а это вызывает необходимость соответствующей корректировки индуктивности и сопротивления колебательного контура для достижения требуемой рабочей частоты и оптимальной добротности. Оптимизация параметров колебательного контура (см. п. 5.2) позволяет достичь максимального значения коэффициента двойного преобразования (5.4), вне зависимости от Sa [c.165]

Когда площадь отверстия приближается к площади диффузора громкоговорителя, характеристика излучения отверстия оптимизируется. Однако оптимизация некоторых акустических систем малого объема достигается путем продления отверстия в корпусе, как показано на рис. 6.15. Это производит такой же [c.197]

В последнее время в условия оптимальности конструкций включают такдае их акустические свойства. Акустическая оптимизация является одним из перспективных методов ослабления машинных шумов и вибраций и представляет собой раздел акустической динамики машин,. значимость которого растет с каждым годом. В настоящем параграфе излагается общая постановка задач акустической оптимизации машинных конструкций, обсуя даготся основные подходы i их решению, приводятся примеры. [c.257]

Постановка задачи акустической оптимизации. Типичными задачами акустической оптимизации машин и механизмов являют-с,и следующие выбор параметров механической системы таким образом, чтобы ее резонансные частоты были максимально удалены от частотного диапазона, содержащего рабочие частоты машины максимальное повышение низшей собственной частоты системы снижение до минимулма уровней колебаний в опорных точках оптимальное нанесение антивибрационного покрытия получение наибольшей виброизоляции в заданном диапазоне частот для решетчатой проставки минимизация амплитуд вынужденных колебаний оптимальное размещение группы машин и механизмов на общей раме и т. д. [137- 196, 207, 292, 297, 345, [c.257]

Сравним эти две задачи на оптимум для продо.лт.ных и изгиб-пых колебаний. Основное их различие заключается в уравнениях оптимальности во второе уравнение (7.73) входят обе неизвестные функции, в то время как в уравнение (7.68) входит только оптимал],лая форма колебаний и(х). Именно благодаря этому удалось найти сначала и х), не зная S x), а затем и функцию S z). Отсюда ясно, что класс задач, которые можно решить аналитически, ограничивается теми, в которых уравнения оптимальности не содержат изменяемого параметра конструкции и зависят только от смещений. Анализ выражений для вариации функ-циона.1гов типа (7.64) и (7.72) приводит к следующему выводу задачи акустической оптимизации конструкций с параметрами, непрерывно зависящими от пространственных координат, решаются аналитически до конца, если функционал (7.54) и ограничительные равенства (7.52) линейно зависят от этих параметров. Таковы, в частности, задачи, в которых искомые параметры линейно входят в Еыражедия для кинетической и потенциальной [c.264]

Укажем еще на один класс задач, которые решаются аналитически. Это задачи акустической оптимизации машинных конструкций, являющихся соединением однородных структур. В качестве примера можно привести крутильные колебания системы валов и колес, изображенной на рис. 7.38. Пусть, например, моменты инерции колес постоянны, а площади поиеречных сечений валов Si могут изменяться. Требуется найти такие 6, , которые давали бы минимальную массу при заданной собственной частоте. Схема решения этой задачи методом Лагранжа такая же, как и выше. Однако вместо уравнений типа (7.65), (7.66), (7.73) здесь получается система трансцендентных уравнений относительно неизвестных параметров решение которой значительно проще решения системы дифференциальных уравнений. По этой причине с вычислительной точки зрения часто бывает удобнее представить непрерывную конструкцию ступенчатой, т. е. соединением однородных структур. Получающиеся при этом решения обычно быстро стремятся к точному (непрерывному) при увеличении числа ступенек. На рис. 7.39 графически изображена ошибка полученного таким образом решения в % к точному решению (7.70) в зависимости от числа разбиений [c.265]

Принцип максимума Понтрягина. Обобщением вариационного метода Лагранжа является метод, основанный на принципе максимума Понтрягина [256]. Он был разработан применительно к задачам теории оптимального управления, однако то обстоятельство, что он дает возможность искать оптимальные решения среди более широкого класса функций, делает его применение перспективным и к решенпю задач акустической оптимизации машинных конструкций [207, 346, 355, 356]. Метод состоит в следующем. [c.266]

Заметим прежде всего, что выбор метода расчета зависит от вида целевых функций (7.54). Если целевая функция непрерывно дифференцируема и имеет один экстремум в рассматриваемой односвязной и выпуклой области допустимых конструктивных параметров, для приближенного нахождения экстремума можно с успехом использовать многие численные локальные методы [264, 312]. Однако, как отмечалось выше, целевые функции в задачах акустической оптимизации являются сложными функциями параметров и, помимо ярко выраженной овражности , обладают обычно многими экстремумами, а области допустимых значений параметров в общем случае невынуклы и многосвязны. [c.269]

Выше отмечалось, что функции цели, возникающие в задачах акустической оптимизации машинных конструкций, как правило, овражисты . Это их свойство затрудняет применение на этом этапе многих локальных методов, в частности градиентных [289, 312], заключающихся в движении от заданной начальной точки в сторону наибольшего убывания (возрастания) целевой функции. Рис. 7.43 иллюстрирует эту трудность на примере функции двух переменных параметров J а, г). На линиях без стрелок функция /( 1, аг) имеет постоянные значения. Отрезками со стрелками показано движение от одного приближенного значения параметров 1 и 2 к другому при применении одного из градиентных методов. Последовательпость приближенных точек снабжена порядковыми числами, показывающими число шагов при счете, которые необходимо сделать, чтобы попасть в эту точку, начиная от первоначальной (нулевой). На рис. 7.43, а функция /(ai, 2) убывает (возрастает) примерно одинаково во всех на-нравлеппях от экстремума и градиентный метод дает возможность в несколько шагов перейти от начальной точки О в ближайшую окрестность экстремума. На рис. 7.43, б изображена [c.271]

Если J [а], al) > J ( 1, aJ), то вращение па ДО продолжается до тех нор, пока следующее значение не станет меньше предыдущего или равно ему. На рис. 7.44 такой точкой стала четвертая по счету. После этого начинает вращаться точка О вокруг точки 4 и т. д. Как видно из рисунка, в этом алгоритме последовательность точек приближения спускается в овраг и движется вдоль него до минимума. Метод движения но оврагу легко обобщается на случай многих переменных параметров (см, [125]). Он также позволяет обойтн еще одну трудность, возникающую при необходимости находить локальные экстремумы в задачах акустической оптимизации машин. Трудность заключается в том, что целевые функции часто содержат абсолютные значения комплексных выражении, зависящих от параметров а,, и поэтому не [c.272]

Дастакян Э. А. Исследование и оптимизация акустической оценки характеристик коробок скоростей металлорежущих станков.— Автореферат канд. дисс.— Ереван Арм. НИИ строит, материалов и сооружений, 1972. [c.282]

На основе предложенной автором модели двухканальных систем с единой точки зрения исследованы акустические характеристики перфорированных труб, перегородок с трубами и ряда других распространенных акустических элементов. Получены достаточно простые соотношения для оценки их эффективности. Изложены соображения о возможных путях оптимизации глушителей с двухканальными элементами. Библ. 3 назв. Илл. 3. [c.399]

В связи с этим необходимо подчеркнуть, что если маскировка акустических сигналов обусловлена прежде всего процессами на периферии слуховой системы, то освобождение от маскировки, определяющее помехоустойчивость восприятия, преимущественно связано с центральными процессами. Именна в центральных отделах слуховой системы и различных структурах мозга реализуется бинауральное взаимодействие и латеральное торможение, производится выбор оптимальной стратегии обработки, осуществляется параллельная обработка сигналов различными способами, происходит обучение, формируется программа поведения организма в целом, направленная на выделение и последующее распознавание биологически важных сигналов. Эволюция системы акустической коммуникации, включающей системы звуковосприятия и звуковоспроизведения, в том числе и речь человека, в значительной степени определялась задачей обеспечения помехоустойчивости и происходила по трем путям усложнения структуры коммуникационных сигналов, развития процедур их обработки и оптимизации выбора программы реакции. [c.595]

Развитие и оптимизация параметров элементов интегральной акустооптики связано с применением волноводных слоев с большим значением коэффициента акустооптического качества, малыми акустическими потерями в гиперзву-ковом диапазоне, с совершенствованием систем для возбуждения ПАВ. Например, в брэгговском акустооптическом модуляторе, разработанном для применения в радиоастрономии, ширина полосы устройства по уровню 3 дБ составила 530 МГц при центральной частоте 1,74 ГГц [11]. Оптические волноводы получены термодиффузией титана в ниобат лития. Для возбуждения поверхностных акустических волн применяли четырехсекционный встречно-штыревой преобразователь со сдвигом секций на 3/4 длины акустической волны. При электрической мощности 40 мВт эффективность дифракции в акустооптической ячейке составляла 0,1 %. Для расширения области фазового синхронизма и увеличения рабочей полосы интегральных акустооптических устройств рассмотрены взаимодействия поверхностных оптических и акустических волн на скрещивающихся пучках, а также взаимодействия оптических поверхностных волн с акустическими пучками, для генерации которых использованы встречно-штыревые преобразователи с наклонными штырями [11]. При центральной частоте 615 МГц полоса дефлектора составляла 430 МГц, а эффективность дифракции — 16 % при уровне мощности управляющего сигнала 200 мВт. Преобразователь состоит из двух последовательно соединенных секций, повышающих сопротив- [c.150]

Электрическая задержка требует усложнения разделительных фильтров или оптимизации фильтров на ЭВМ, а пространственная акустическая задержка требует применения специальной конструкции корпуса АС — как это сделано, например, в отечественной акустической системе 100АС-003 (см. гл. 6). [c.76]

Теоретической основой для такого подхода явилось проведение аналогии между характеристиками и параметрами АС в низкочастотной области и характеристиками соответствующих фильтров верхних частот (т. е. фильтров, АЧХ которых претерпевает спад в сторону низких частот — см. гл. 3). Это позволило построить математическую модель АС для низких частот, т. е. идентифицировать ее передаточной дробио-рациоиальной функцией соответствующего фильтра верхних частот [4.6]. Появление единого системного подхода к анализу и синтезу низкочастотного оформления АС послужило основой для создания методов его оптимального проектиро вания с использованием ЭВМ [4.7, 4.8]. Суть этих методов состоит в том, что иа ЭВМ рассчитывают реальные характеристики акустической системы в области низких частот, являющиеся функцией электромеханических параметров низкочастотного громкоговорителя и конструктивных параметров корпуса, и путем целенаправленного изменения значений параметров системы, с учетом наложенных на них ограничений, минимизируется разница между реальными и желаемыми характеристиками системы. Благодаря применению методов нелинейного программирования и поисковой оптимизации определяются нанлучшне, т. е. потенциально достижимые в смысле выбранных критериев оптимальности, электромеханические и конструктивные параметры системы, что практически невозможно при традиционных методах проектирования. [c.104]

В преобразователях ультразвуковых дефектоскопов (рис. 18) пластина 1 является важнейшим чувствительным элементом. Плоскости ее покрыты электродами 3. Пьезопластина приклеена к демпферу 2. Между пластиной и средой 6, в которую излучается ультразвук, располагается несколько тонких слоев электрод, протектор 4, защищающий пластину от повреждений, и прослойка масла 5 (в случае контактного варианта контроля). Иногда протектор делают многослойным с целью оптимизации тех или иных свойств искателя. Таким образом, пьезопластина работает в условиях довольно сложной акустической нагрузки. Для общности представим пьезопластину с характеристическим акустическим импедансом х = р С нагруженной на две среды с входными импедансами 2о и Z2 (рис. 19). Пьезопластина толщиной к считается бесконечно протяженной в направлении, перпендикулярном х, так что влиянием краев пластины пренебрегаем. Пьезопреобразователь подключен к электрической цепи с генератором-V, в результате действия которого на электродах пьезопластины возбуждается переменное напряжение (разность потенциалов) Аф. [c.41]

Природа сейсмической и акустической эмиссии изучалась также в работах [1, 6, 11, 14]. Показана целесообразность регистрации и анализа сигналов САЭ для оценки эффективности искусственного механического воздействия на массив горных пород с целью достижения, например, такого технологического результата, как повышение нефтеотдачи пласта. Авторы [9] отмечают, что при механическом возбуждении низкочастотных колебаний 8-15 Гц в среде возникает вторичное излучение колебаний (акустоэмиссия) в диапазоне частот 10-20 кГц, что может быть использовано для изучения флюидонасыщенных коллекторов и оптимизации разработки месторождений. Более подробно этот эффект рассмотрен далее (гл. 12). [c.329]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...