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。     

球形传声器阵列识别定位汽车内部异响声源

针对新款汽车在路面行驶时车内出现的异响问题,使用球形传声器阵列对汽车在不同车况下水泥路面行驶时汽车内部声场进行了测量。以球形传声器阵列测量的声压数据作为输入,运用球谐波束形成法,重构得出汽车内部声场分布,并对以阵列中心为球心的球面声场进行了可视化处理,从而实现了对异响声源的识别与定位。由声压频谱分析得出了汽车内部在750、1 000和1 500 Hz频率附近存在异响;通过对应的内部声场三维可视化结果,确定了异响声源的位置;在轮胎后部的车身加装橡胶挡板或海绵挡板隔离噪声后,异响得到了有效的降低。研究方法和结果有助于有针对性地控制与降低汽车行驶时车内异响以及改善车内声学环境。     

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。     

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。     

旋转叶片高频涡脱落噪声源的双阵列声成像试验研究

旋转叶片的涡脱落噪声是一类典型的指向性声源,但由于叶片的旋转尚无法准确测量旋转叶片涡流噪声的指向性.利用两个平面阵列在叶片旋转面的平行和垂直两个方向对声源进行了声成像试验研究.试验中选择不同的叶片旋转方位角位置对涡脱落气动噪声进行波束形成声成像,通过比较声源在叶片不同方位角以及不同阵列方向的声成像结果验证了旋转叶片涡脱...     

基于可控波束响应的球形传声器阵列定位方法研究

球形传声器阵列因其完全对称的结构,可在三维空间内实现有效的声源定位。文章重点关注基于球谐函数展开的可控波束响应算法,推导了算法的实现流程,并通过仿真验证了可控波束响应算法的性能。建立了包含8个传声器单元的实验系统,其中球形结构在8个单元的条件下可以视为立方结构,通过低阶球谐展开实验验证了可控波束算法的性能。在视听室的实验结果充分验证了定位算法的有效性,定位误差小于10°。     

基于插值矩阵技术与二维空间平滑法的近场相干声源识别研究

在研究插值矩阵技术与二维空间平滑法两种方法的基础上,将两者进行结合,提出了一种对近场相干声源进行识别的方法。首先通过插值矩阵技术把实际阵列接收到的近场信号转换为形式上的远场信号,然后通过二维空间平滑法求出阵列的平滑协方差矩阵,再由平滑协方差矩阵得到给定方向向量对应的信号功率,实现二维相干声源的识别。算例表明,该方法比传统的波束形成能更准确地定位出声源的位置。     

汽车鸣笛声定位系统仿真

提出了一种汽车鸣笛声定位系统用以协助执法部门锁定违章鸣笛车辆。该系统采用分布在立体空间的五元麦克风阵列,整个定位系统由三个模块组成。首先根据鸣笛声的频域特性检测出信号,然后基于广义互相关理论计算到达各麦克风信号的时延差,并通过对多次估计求均值提高时延估计的准确性。最后利用闭式球形插值算法得到声源位置信息。仿真结果表明该系统可以有效地定位汽车鸣笛声,为实际的系统实现提供了一次初步探讨。