有源消声技术在潜艇舱室中的应用

　　1 概述

　　为了提高潜艇的隐蔽性和充分发挥声纳的探测能力，各国海军都在不遗余力地进行潜艇的减振降噪综合治理工作，以求在潜艇的安静化方面取得突破性进展，提高潜艇的战斗力和生命力。在实际工作中，研究人员除了从噪声源上控制(选用低噪声动力设备、哑金属材料等)和在噪声传播途径上采取措施( 吸声、隔声、消声、隔振等) 外，还实施有源消声控制，这是20世纪后期逐步完善和发展起来的一种实用消声技术。

　　有源消声技术是随着电子技术的发展而兴起的一种降噪方法。其原理是：用电子电声技术拾取噪声信息后经计算机快速处理再发出与之等辐反相的声波，使两者叠加，以抵消原始噪声，见图1 。

　　有源消声控制早在1933年就已由德国物理学家Paul Leug提出，但由于长期以来数字实时信号处理技术问题始终未达到工程应用程度，而仅停留在理论研究阶段。近几十年来，随着计算机技术的突飞猛进，实现了数字实时分析。特别近十多年来，自适应信号处理技术和微处理器的巨大发展，使有源消声的实际应用成为可能。常规的消声器无法适应噪声时刻变化的噪声源的变化噪声信号，对于变化的噪声源，该类消声器不可能使消声性能始终处于最佳状态。随着现代电子对抗越来越先进及人们对舱室安静性、舒适性要求越来越高，对潜艇的声隐身指标及舱室噪声指标要求也就不断加严，因而，有源消声技术得到了国内外军方和船舶建造商的十分重视。在国际标准IS011690“声学——低噪声工作场所设计导则”中的噪声控制措施部分，已经首次将有源控制技术的应用列入提示性附录，同时在1996年，ISO/TC43技术委员会也已将有源消声耳罩的产品标准列为0阶段项目，将有源护耳器的降噪效果测量方法正式作为TC43/SCI的一个基础阶段项目，列入WGl7的工作计划，这对于有源噪声控制的研究发展来说是历史性的飞跃。从整体上说，有源消声技术与传统的隔振降噪技术相比有以下优点：

　　a.体积小、重量轻。这一点对船舶( 尤其是潜艇)来说，具有十分重要的战略意义，可间接地提高潜艇的战斗力;

　　b. 主动性好。可根据受控声场的性质，相应地设计、改变控制系统的各种特性，使控制有针对性和目标性，自适应控制可以使它的这一优势得到充分发挥;

　　c. 结合被动降噪措施，可以扩大降噪的频率范围 。

　　由于被动降噪措施对中、高频降噪效果好，对控制低频噪声较困难，而有源消声技术正好具有低频效果优良的特点，所以两者结合，可使降噪频率范围得以扩大。