声源指向性仿真研究

声源的声场指向性研究一直是声学领域的重点内容。现有声源受到拖体的反射、拖体的散射以及换能器本身工艺水平等因素的影响,指向性很难达到预期。对此,通过有限元软件Comsol Multiphysics计算单独换能器的指向性并与实测换能器指向性值做对比,证明仿真计算的合理性;进而计算包含拖体的整个声源的指向性,对比之后可以看出拖体对声源声场指向性的影响。     

菱形声带振动模型远场声场特性研究

根据声带的生理结构和振动特性,提出用换能器来模拟声带振动.依据活塞声源辐射声场研究特性,提出中间开孔的菱形声带的振动模型,运用声学基本理论,采用瑞利积分法计算了声带模型振动的远场声压分布及指向性公式,仿真数值计算了声压分布规律,并分析了此声带模型辐射声场的指向性.结果表明,在音频范围内,声带宽度相同时,即在改变模型空隙宽度条件下,此声带模型声源的辐射远场声压分布与理论相符.     

基于高阶Ambisonics的2.5维近场声源合成

针对空间声信号处理中二维声场合成与实际声源维数失配问题及近场声源合成中的近场失真问题,本文提出了一种2.5维声场合成方法和一种改进的维纳滤波的近场补偿方法.2.5维声场合成基于高阶Ambisonics的球谐函数展开.改进的维纳滤波方法用于补偿高阶Ambisonics合成2.5维近场声源时引入的近场失真.基于连续扬声器阵列假设理论,推导出了扬声器激励信号的一般表达形式.声场合成实验结果表明：与余弦正则化方法产生的相对误差0.23相比,所提方法合成2.5维近场声源的相对误差减少到了0.031;与高通滤波法相比,所提方法可以提供更大范围的有效听音区.     

一种低频扬声器辐射声场测量技术

低频扬声器的辐射声场由于消声室低频截止频率的影响,不易使用标准的声场测量方法进行准确的测量.利用近场声全息技术以及球面坐标系下的声场分离原理,在球谐函数展开表达式中,导出广义的球谐函数系数求解方程,并采用最小二乘法进行球谐函数展开式中系数的估计,使用推导出的声场分离方法利用非自由空间非球面测量,最终重建出声源在自由空间的辐射声场.为了验证所提方法的有效性,使用偶极子声源以及由数个单极子组成的复杂声源进行了多种情况下的仿真,仿真结果验证了所述方法的有效性.     

基于球傅里叶变换的声源三维空间定位

声源的空间方位信息是重建听觉环境重要的因素之一.本文研究了球形麦克风阵列(SMA)在声源空间定位的方法.针对球麦克风的设计,提出了一种等距离分布方法.本文从声学原理出发,利用球傅里叶变换将声场变换到波矢-频率(k-ω)域,推导出基于球傅里叶变换的声源定位算法,从而获取其声源方位信息得到各声源的分布情况.声压经虚拟仪器采集后,进行了数值仿真.结果表明,该算法利用球谐波的正交性,可以减少运算量,能获得多声源的准确定位,并且阵列所需的麦克风数量远远小于其他分布.     

浅海中声源激发的波场成分及特性分析

为更好地认识和利用浅海波导中的声场,该文对浅海中声源激发的波场成分及特性进行了研究.提出了能给出浅海中声场全波解的理论研究方法,给出了声场的复积分表达式,并在复平面上利用围道积分对声场复积分式进行求解,得出了浅海中声源激发出的声场组成部分;同时应用高阶交错网格有限差分法对浅海中声场进行数值模拟,呈现出了不同海水深度、声源频率和声源深度下浅海波导中的波场结构和空间能量分布.研究表明:浅海中声场由离散谱部分和连续谱部分组成;其中离散谱部分包括各阶简正波和Scholte波,连续谱部分包括侧面波;简正波和Scholte波的振幅与水平传播距离的开方成反比,而侧面波的振幅与水平传播距离的平方成反比;海水越浅、声源频率越小、声源深度越大,都会导致海水中的能量越少,越有利于Scholte波的激发,此时声源辐射的能量主要以Scholte波的形式传播出去,能量更多地集中在海底界面处.     

漫射界面矩形扁平空间的混响时间计算

所谓矩形扁平空间就是指高度远小于宽度和长度的长方体空间,也可以称作二维空间。虽然高度比较小,但是其相对于声波波长来说仍然比较大。这样的空间内的声场一般不是完全的扩散声场或者自由声场,传统的处理声场的理论,例如赛宾公式,并不能很好地处理这种情况。对于完全漫射界面,一种可行的处理方法是采用辐射度算法。将计算机图形学中的辐射度算法加以改进,提出改进的声学辐射度算法,并且用这一算法计算一个矩形扁平空间的混响时间(RT)和早期衰减时间(EDT)。此外还分析了声源位置、接收点位置、界面吸声和空气吸声的影响。     

有限长线声源曲面声场分析

以椭圆面的声场为例,分析线声源曲面声场特性.通过理论建模,并进行仿真计算,得出椭圆面声场特性,亦即频率、椭圆面声场位置、椭圆性质、线声源长度等参数对声场性质影响.通过调节椭圆面位置和形状,可以在一定长度和频率下的声源下获得最佳声场.对影院、剧场设计具有一定的参考意义.     

水下等离子体声源聚焦声场分布特性研究

研究了水下等离子体声源的工作啄理和聚焦原理,研制了小功率的实验装置,并进行了聚焦声场实验测量,从声轴和焦平面2个方向研究了声脉冲峰值压力与声场位置之间的关系,得出了聚焦声场的分布特性。研究结果初步验证了水下等离子体声源的优越性．为进一步改进这种声源．以将其应用于100km以上超远程水下通信系统打下良好的基础。     

封闭声场数值模拟和预测

以声线跟踪法为基础,利用Visual C 和OpenGL研制了一个可用于声场模拟和预测的计算机仿真程序SOFIS（Sound Field Simulation）。它利用计算机对声场中的各要素,包括声源、声传播方式及接收者等加以模拟,由此求出声场中不同点处的脉冲响应,并能计算对应的若干声学参数（如明晰度）。文中详细给出了SOFIS预测房间音质的原理和方法,并通过实例对其可行性进行了论证。