Page 50 - 《应用声学》2019年第6期

952 2019 年 11 月

信号幅度随时间增加以指数形式迅速减小，由于枪 声更加短促和明亮的试验现象相吻合。
声模拟系统的点火电极未进行机械封装，储能电容
10
组火花放电生成的爆炸波直接向空间辐射，与真实
枪声相比缺少了爆炸波经枪管反射产生时延后进 8
入空间的杂散波，因此图 7(a) 中的模拟枪声与真实 6
枪声相比能量更加集中、衰减速度更快且杂散波更 ࣨए/T10 6
少。从图 7(b) 可以看出，两信号相关运算后存在着 4
明显的相关峰，进一步说明了模拟枪声与真实枪声
2
在时域有较好的相似性。
0
4 0 3 6 9 12 15
ᮠဋ Df/kHz
2 വલ ᄾࠄ 12 (a) വલ౯ܦᮠ៨
౯ܦ
౯ܦ
ࣨए/T10 4 0 10

ࣨए/T10 6 6
-2 8

-4 4
0 2 4 6 8 10
4
௑ᫎ Dt/T10 s
2
(a) വલˁᄾࠄ౯ܦᄊ௑۫ฉॎིࠫ
0
0 3 6 9 12 15
6
ᮠဋ Df/kHz
4 (b) ᆇൌశല௔௶
2 图 8 模拟与真实枪声的频谱对照分析
ࣨए/T10 10 -2 0 Fig. 8 Compare analysis of spectrum for simu-

lated and real shot sound
-4
-6 3 结论
-8
0 4 8 12 16 20 本文设计了一种基于大能量火花放电的枪声
4
௑ᫎ Dt/T10 s
模拟系统，理论分析和仿真验证了系统的工作原理，
(b) വલˁᄾࠄ౯ܦᄊ௑۫ᄱТᤂካ
试验测试了所模拟枪声的声级和波形特性。研究结
图 7 模拟与真实枪声的时域对照分析 果表明：
Fig. 7 Compare analysis in time domain for sim-
(1) 点火电容在高压小电流逆变器控制下，通
ulated and real shot sound
过辐射电场击穿高能电极空气间隙的方式，可有效
分别对包含真实和模拟枪声的单帧 T(s) 声音 控制大容量储能电容组火花放电模拟枪声。
信号进行傅里叶变换，以频率间隔 ∆f(∆f=1/T) (2) 仿真结果表明，点火电容开始放电时，高能
为步长做出频谱曲线如图 8(a) 和图 8(b) 所示。结 电极间的空气间隙由绝缘变为被击穿，储能电容组
果表明，模拟枪声与真实枪声的能量都是主要 放电回路由开路变为导通；在点火电容放电11.6 ms
集中在 400∆f ∼ 1200∆f、1200∆f ∼ 1900∆f 和 以后，高能电极间各点的场强逐渐小于空气击穿强
1900∆f ∼ 10000∆f 三个频带范围内，模拟枪声 度，空气间隙由导通状态恢复为开路状态。
和真实枪声在三个频带范围内的频谱质心依次为 (3) 试验结果表明，所模拟的枪声与某型号枪
910∆f 和 1582∆f、4736∆f 和 840∆f、1592∆f 和 械射击枪声的声级误差约为 −2.1 ∼ 5.8 dB(A)，标
4436∆f。但真实枪声频谱的低频分量幅度比模拟 准差为 1.974 dB(A)，模拟枪声的声级与真实枪声
枪声大，而高频分量幅度比模拟枪声小，这与模拟枪 吻合度高且性能稳定；除此以外，模拟枪声波形在时