换能器组阵对声场指向性的影响

根据点声源的声场指向性函数,推导出了考虑换能器振动面积时单个超声波换能器的指向性函数和由其组成的矩形阵列的指向性函数,研究了单个超声波换能器和其组成阵列的指向性。计算分析了阵元面积、阵元间距及阵元数目对超声波换能器阵列指向性的影响,为高指向性噪声的控制和声武器对抗提供帮助。     

室内指向性声源的声场数值模拟

为了利用计算机对室内指向性声源的声场进行模拟,文中将声线跟踪法,虚源法和Monte Carlo法相结合,编制了一种场场数值模拟仿真程序,该程序能模拟有（或无）指向性声源在室内给定点的声压级等参数值,还能计算出该点的脉冲响应函数,作为例子,分别利用该法和声压叠加法研究了点源和偶极子声源的指向性。     

应用指向性声源进行有源降噪的声场特性研究

使用无指向性次级声源对空间区域进行有源噪声控制会导致空间内声场不规律,在控制点处降噪的同时会造成控制区域外的其他区域噪声增大的不良影响。提出使用具有指向性的相控阵平面扬声器阵列代替传统无指向性扬声器,实现指定区域有源降噪并且减少对其他区域的影响。对一个区域进行有限元声场仿真,分别用单扬声器和扬声器阵列作为次级声源对0°、30°和45°方向上的指定区域进行噪声控制,控制前后对比表明,扬声器阵列的降噪量比单扬声器大,对其他区域的声压级影响更小;扬声器阵列能够在更大的空间内对指定区域进行噪声控制。在半自由场消声室内开展的有源噪声控制实验结果验证了声场仿真的结论,在0°、30°和45°方向上的指定区域处,对300 Hz、400 Hz和450 Hz单频噪声控制均获得25 dB以上的降噪量,同时控制点外其他区域噪声无明显变化。研究表明,采用相控指向性扬声器阵列作为次级声源可在更大范围内进行有源噪声控制,以满足时变和空变环境的降噪需求,实现跟随式空间降噪。     

超指向性扬声器的阵列设计与研究

超指向性扬声器的阵列设计要求阵列具有高指向性,并且无旁瓣.基于对线列阵和矩形平面阵的理论分析,以及均匀线列阵和矩形交错阵的理论分析和比较,提出了一种六边形交错阵列设计,计算机模拟和实测均表明该阵列3dB波束宽度小于5°主旁瓣比为8.3,满足设计要求.初步分析了传感器相位对换能器阵列指向性的影响,为挑选换能器阵元组成阵列提供了理论指导.     

小球散射超声脉冲声场的指向性

基于对小球散射单频连续声场的研究,利用傅立叶变换对换能器激发的小球散射的脉冲声场进行分析,推导了小球散射脉冲声场的指向性函数计算公式,并计算了指向性函数值。与实验结果对比表明,在换能器中心频率较低、刚性小球半径较小的情况下,所推导的计算公式是可靠的。     

单台阶同心圆盘辐射声场的指向性计算

作为向空气中辐射的声辐射器,弯振阶梯薄盘或矩形板在工业上有很多应用。由于计算的复杂性,以前的文献对阶梯圆盘的声场指向性未作研究。利用点声源组合的方法（Rayleigh积分）,计算了边界自由的弯振阶梯圆盘辐射声场的指向性,与弯曲振动的圆盘相比,阶梯圆盘的声场指向性得到了明显改善,理论计算结果与Gallego的实际测试图案相吻合。计算为这类辐射器的高效应用、优化设计提供了理论依据。     

博世安保通讯系统全新的有源可变指向性扬声器阵列

博世安保通讯系统全新的有源线阵融合了无可匹敌的音质,以及均匀分布的声场,能够覆盖多达50m的范围,适合各种复杂环境,诸如火车站、机场和宗教场所等建筑中所采用的硬结构建筑材料,几乎不能吸收声音,会引起混响和强反射。该阵列的主要特点是数控指向技术,可使声音只按照设定方向传播,在创造最佳声场的同时,确保了完美的语音清晰度。该系统的电子声束指向功能优化了听众覆盖,避免在听众上方的屋顶或开放空间中浪费输出能量。     

超指向性扬声器的系统设计与测试

超指向性扬声器是一种利用声波在空气中传播的非线性由不可听超声产生可听声的参量阵装置,这种声源相比相同大小的传统扬声器,可以产生非常强的指向性、像聚光灯光束一样的宽带可听声束.文章介绍了超指向性扬声器的基本原理,给出了一个基于模拟电路的系统实现方案,并着重介绍了基于所完成的工程样机所做的频率响应、总谐波失真和指向性测试及相关实验分析,还讨论了进一步工作的发展方向.     

基于近场声全息的目标反射声场重建方法研究

准确分析目标表面反射声场信息对提高水下航行器等设备的声隐身性能具有重要意义。提出利用近场声全息技术对水下目标反射声场进行重构,可以得到反射体表面的反射声场分布信息。以一个胶囊状壳体为测量对象,进行仿真分析和实验测量。结果表明,利用近场声全息技术进行声场重构的误差可小于10%,验证基于近场声全息的目标反射场重建方法的可行性和有效性,可为进一步的工程实践提供参考。     

小矩形室内低音扬声器和传声器互易性的研究

在矩形小房间内，低音扬声器和传声器的位置互换后，测量得到的低音扬声器的频响曲线与互换前是一致的。文章根据波动声学的观点对房间内的低频段声场做分析，理论和实验都验证了这个结论。这个结论应用于确定低音扬声器摆位时，将省去把低音扬声器搬来搬去的麻烦。     

基于单元阻抗耦合法的声场重建

基于单元阻抗耦合法,研究封闭空间中的辐射声场重建问题。以长方体房间中三个单极子声源辐射声场为对象,首先在房间中建立包含三个单极子的矩形包络面,将房间分成两个完全独立的空间：声源空间（含声源）和接收空间（不含声源）。随后,将矩形包络面划分成若干个矩形单元,在声源空间中测量矩形单元的声压分布和声源阻抗,并在接收空间中测量矩形单元的接收阻抗。最后,用这三个测量值重建了三个单极子在接收空间形成的声场,实现了接收空间的声场重建。实验分析说明,当选取的矩形单元边长小于声音最小波长的1/5～1/3时,重建可得到稳定声场,且与实际声场相比误差很小。     

非自由声场三维重现的扬声器系统优化配置

扬声器的布置会影响空间三维声场的重现精度和效率。为了优化扬声器配置,基于边界控制原理,提出了综合采用传递函数法和QR算法的扬声器优化配置方法。该方法选出传递函数中最大线性无关的列向量对应的扬声器作为重现系统的声源。最后以汽车匀速行驶过程中车内声压信号作为目标,进行了扬声器系统优化配置的试验。结果显示优化后11个扬声器能达到原21个扬声器的重放效果,并且大幅度缩短了计算扬声器激励所需的时间,说明该方法可以有效实现三维声场重现系统中扬声器系统的优化。     

弯曲振动气介式超声换能器的振动特性及辐射声场研究

本文对弯曲振动气介式超声换能器进行了研究，推出了夹心式换能器与弯曲圆板二者复合振子的机电等效电路及其总体频率方程，得出了其远场声压分布及指向性的解析表达式，并数值计算了换能器近场三维声压分布。     

基于圆环阵列的声场仿真及校准实验

针对圆环阵列中声波多途效应难以消除的问题,提出了采用不等间距圆环阵列的方法破坏声波各径的相干性来降低旁瓣性能,减少边缘衍射反射的干扰。通过仿真验证不等间距圆环阵列能够有效降低聚焦波束旁瓣,并根据仿真结果设计最佳环形阵列结构。最后,在实验水池中对圆环阵列进行声场校准实验,分别利用脉冲波与连续波在4～8kHz频率下激励换能器阵列工作,结果表明采用脉冲正弦信号激励的方法可在有限空间内准确测量换能器的轴向声压的特性。     

基于等效源法插值的声场重放方法

声场重放旨在保留声音内容与声场空间特性,创造或再现一个真实的空间声学环境.一套在真实"听音室"实现的声场重放听音系统,需要对扬声器阵列的声传递函数进行多次测量,这个过程繁琐且耗时.文章提出一种等效源法插值重放方法,在传声器采样率较低的情况下,实现了扬声器阵列声传递函数在整个目标重放空间内的插值.对比传统的声压匹配法,所...     

脉冲波声场的数值计算与测试研究

针对超声检测中影响缺陷定量准确性的声场问题进行了深入讨论,研究了脉冲波声场的计算方法,设计了相应的计算软件并绘制出实用换能器声轴线上的声压分布曲线,分析了不同材料和厚度的采样回波对频谱的影响,比较了连续波声场和脉冲波声场的分布特性及异同点。对脉冲波声场的测试结果表明,数值计算和实测结果有较好的一致性。本研究结果为提高超声检测中缺陷定量的准确性和科学性提供了依据。     

柴油机油底壳辐射声场的仿真研究

采用有限元与边界元联合求解的方法进行了柴油机油底壳辐射声场的仿真研究,利用ANSYS软件进行了油底壳的谐响应分析为SYSNO ISE软件的边界元法声场模拟提供边界条件,计算结果与实验结果的高度一致表明该方法是完全可行的,并且可以为低噪声设计提供指导。     

单传声器实现声场空间特性测量的研究

提出了一种测量室内声场空间特性的方法,测量系统由一个可重复发射的声源配合装置在缓慢转动平台上的接收传声器组成。阐述了借助此测量系统进行入射脉冲空间分布的测量方法及典型的实验结果。实验表明,根据测量需求选择适当的空间计权因子,能够实现各种指向性传声器的等价测量,从而进一步获得反映声场空间特性的各种客观参量。     

二维声场的光学扫描方法

基于声光效应原理,研究了一种声场扫描方案。通过旋转和平移扬声器,激光测振仪可测得声压在不同路径上的积分投影,利用这些投影信息通过反Radon变换算法重建出被测声场的声压分布,在重建分辨力一定的情况下,可以提高实验效率,缩减实验时间。以扬声器发出的2kHz声场为被重建对象,重建结果显示出声压的二维空间分布,并且空间和角度分辨力分别达到了5mm和10°。     

基于快速迭代柯西阈值的声场重建方法研究

在声源识别领域,稳定且准确识别目标声源是一项极具挑战性的任务,尤其在中、低频范围内,因此论文提出快速迭代柯西阈值算法在中、低频段实现鲁棒性较强的声源识别和定位。通过蒙特卡罗分析,与3种经典罚函数方法Tikhonov正则化方法、宽带声全息算法和内点法求解方法相比,所提出的方法在中、低频段获得了稳定的声压重建结果,平均重建误差在5%以下,对声源识别逆问题具有良好的距离适应性和信噪比适应性。