一种声场空间特性测量系统的性能研究

室内声学测量中,在声源重复发射声信号的同时,将单个无指向性传声器缓慢而匀速地转动,其测量结果等效于以转盘转轴为中心的圆形传声器阵列,相应的测量系统简称为RRS。通过消声室测量,着重分析此测量系统在方向脉冲响应测量中的性能及主要影响因素：结果表明,在满足传声器旋转半径大于1／4信号波长的条件下,系统可具有令人满意的方向分辨能力。     

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。     

应用于传声器阵列定位校准的空间点声源声场拟合方法

介绍了一种用于传声器阵列声源定位精度校准的空间点声源声场模拟方法,并基于该方法设计了一套空间点声源模拟系统,完成了一个传声器阵列的定位位置精度校准。文章采用多通道点声源空间声场合成算法模拟了一个位于自由场空间的点声源,根据传声器阵列中每一个传声器的空间位置坐标,计算出传感器所处位置声场的动态声信号。通过耦合腔标准声源将对应的多通道电压信号输入被校准阵列系统,完成点声源的模拟。然后,该阵列运用波束形成算法进行声源定位,得出点声源的位置,并与模拟点声源的位置进行比对,实现对阵列定位准确性的校准。     

室内声学测量中常用声源性能的比较

在室内声学测量中，参数的测量结果受到测试技术和系统的影响。从测试技术来看，传统的方法是使用模拟信号源(气球、发令枪等)，而现代的方法是使用计算机产生的数字的信号，通过扬声器发出。本文扼要阐述了室内声学传统的测量方法，对气球破裂，电火花及白噪声等三种常用声源的瞬态时频特性及其典型实用测量作了对比分析研究，得出电火花频谱较宽，且较接近于理想的白噪声谱，信号的重复性也较好，是其中最佳的声源。但这些传统测量方法的共同缺点就是信号不能完全重复，测量精度不够，一般只适用于混响较长的房间的测量，文中对它们的适用范围及其局限性作了讨论，为进一步研究工作提供了基础。     

远距离声源被动定位新方法研究

声源被动定位的重要问题在于如何提高定位精度、定位速度和扩大定位范围.本文基于射线声学模型,利用声线最短传播时间在基元之间的时间延迟和多途时间延迟,提出了最短传播时间延迟定位、细分声场二次定位和多途时延定位及其他们之间相互结合的定位方法,使得定位精度得到明显提高,定位距离突破传统的匹配定位范围,实现了较高精度的远距离声源定位.理论研究的结果表明,该方法有效地降低了计算量,定位距离达到60 k m,定位距离误差小于3%.     

波束形成三维传声器阵列声源识别的改进方法

采用具有倾角的轮型阵列能消除平面阵列对其后方背景声源无抑制能力的缺点,降低对测试环境的要求。通过仿真计算获得了三维轮型传声器阵列波束形成指向图及典型最大旁瓣水平随阵列倾角的变化曲线,分析了阵列倾角对其声源识别性能的影响。在此基础上,提出了阵列多倾角测量声级平均的声源识别改进方法,三种类型声场声源识别的模拟计算结果表明：该方法在准确计算目标声源位置和幅值的同时,相比于一定倾角阵列的单次测量结果可以更有效地同时衰减阵列前方声波和背后背景噪声在聚焦方向上产生的旁瓣干扰,显著地提高了声源识别精度。     

室内声学测量中数字化声源性能的分析

文章选取了三种典型的数字化声源信号：膺噪声、线性调频声及调幅脉冲波包进行分析，阐明了它们的共同优点及各自的特点。其中膺噪声的应用较为普遍，而线性调频声则由于其原理简单，在实际测量中具有更大的优越性。提出了在混响时间足够长的房间内作测量时，可以不考虑扬声器本身的响应对测量结果所产生的影响。     

改进的波束形成方法及其在运动声源定位中的应用研究

对行驶车辆辐射声场的阵列信号处理理论进行了应用性研究。参照空间域信号相关函数理论,提出基于相关函数的波束形成方法。通过系统仿真验证,利用该理论进行的空间信号扩展可以使信号接收阵列所需的传声器数目大幅降低,同时对声源定位结果精度影响不大。     

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。     

一种气动声源的数值研究

将CFD技术研究引入对一种气动声源的流体数值模拟研究,利用Navier-Stokes方程和RNG湍流模型,并在转动部件与静止部件间用滑移网格技术建立交界面,进行数值模拟,再采用时域和频域分析方法对流场内压力脉动的强度和频率进行分析,并将该结果与该气动声源的试验值进行对比,证明该数值计算的可靠性。     

基于改进FISTA的高分辨率声源定位方法

为提高快速迭代收缩阈值算法(Fast Iterative Shrinkage-Thresholding Algorithm, FISTA)在反卷积波束形成中的空间分辨率以及计算速度,采用基于快速傅里叶变换的声学模型,引入过松弛方法和“贪婪”重启策略,提出两种改进的快速迭代收缩阈值算法,即基于快速傅里叶变换的过松弛单调快速迭代收缩阈值算法(Over-relaxed MonotoneFast Iterative Shrinkage-Thresholding Algorithm based on Fast Fourier Transform, FFT-OMFISTA)和基于快速傅里叶变换的“贪婪”快速迭代收缩阈值算法("Greedy" Fast Iterative Shrinkage-Thresholding Algorithm based on Fast FourierTransform, FFT-GFISTA),并应用于反卷积波束形成的求解过程中。设计了单声源和双声源的仿真与实验,验证了所提算法的有效性与优越性。结果表明,两种所提算法都具有良好的性能,都能在声源定位中实现更高的空间分辨率以及更快的计算速度。     

小区域高精度实时三维声源定位系统

设计了一个基于AT89S52单片机的适用于低频(20Hz～2000Hz)、小区域的高精度实时三维声源定位系统。该系统包括三个模块:声源采集和模数转换模块;时间延迟采集模块;串口通信和定位算法模块。在1000m3范围内,根据该系统可以实时快速地定位出三维空间声源的位置,且定位最大水平偏向角误差为±0.3°,最大俯仰角误差为±0.5°。     

声源定位系统动态校准方法研究

基于空间移动的标准点声源设计,建立声源定位系统动态校准装置。提出空气声声源定位系统动态校准方法,获得声源定位系统动态定位实验测量结果,分析影响动态定位结果的主要因素,并进行测量结果不确定度的评定。为车辆通过噪声源定位、飞行器飞行中噪声源定位的实验室动态校准提供了计量技术支撑。     

声源指向性对双耳可听化质量的影响

以两个厅堂为对象,通过测量指向性和无指向性声源的双耳房间脉冲响应来研究声源指向性对可听化质量的影响。客观和主观实验表明,不同指向性声源所得到的可听化质量在主观距离感、明晰度、语言清晰度等多个方面有明显的差异。文中着重指出,过去的许多可听化研究都是采用无指向性声源得到双耳房间脉冲响应的,这是影响可听化质量的一个重要原因。因此在可听化研究中,应采用与实际声源指向性较为接近的声源。     

平面声场中四传声器阵列理论精度的对比分析

主要探讨了两种四传声器阵列的理论精度,针对相应的传声器布置形式进行数值计算,比较了正四面体和直角四面体传声器探头在不同工况下的幅值误差和方向误差。结果表明,在平面波作用下,1~4 k Hz范围内正四面体传声器的幅值误差小于直角四传声器,且两者均小于1 d B,外接球心位置的幅值精度在高频段优势明显;当频率小于5 k Hz时,方向误差均控制在2°以内,因此可以满足相关的建筑声学测试要求。