基于等效源法的单全息面分离声场研究

近场声全息能高分辨率地重构声场,但是其所要求的严格的自由声场条件在工程上很难得到满足,声场分离的方法能虚拟出自由声场,扩大了近场声全息技术的应用范围。目前的声场分离方法对声源要求有较多的先验知识,一定程度上阻碍了近场声全息技术的应用。文章根据声波等效源法的原理提出一种新的单全息面分离声场方法,无需目标声源和噪声源的先验知识,即可对声场进行分离,达到虚拟消声的效果。通过理论推导证明了方法的正确性,通过数值仿真验证了该方法的可行性。     

半空间近场声全息技术的等效源配置研究

当振动体位于某边界面上方时,通常可采用半空间近场声全息技术重构三维空间声场,以便考虑该边界面反射作用对声场的影响。其中,基于等效源法的半空间近场声全息技术将反射声视为由一系列位于边界面下方的等效源辐射所得,采用自由空间传递函数即可实现半空间声场重建,原理简单,计算方便,但该方法计算精度严重依赖于等效源配置。如果等效源配置不合理,重建精度很低,甚至重建失效。而目前的等效源配置方法主要适用于自由声场。以探索适用于半空间声场的等效源配置方法为目标,通过数值仿真研究和分析,寻找合适的等效源配置方案,最终获得更高更稳定的半空间声场重建精度。     

半空间近场声全息技术的等效源配置研究

当振动体位于某边界面上方时,通常可采用半空间近场声全息技术重构三维空间声场,以便考虑该边界面反射作用对声场的影响.其中,基于等效源法的半空间近场声全息技术将反射声视为由一系列位于边界面下方的等效源辐射所得,采用自由空间传递函数即可实现半空间声场重建,原理简单,计算方便,但该方法计算精度严重依赖于等效源配置.如果等效源配...     

受控源的等效变换法

本文通过对线性受控源特性的分析研究，给出了线性单口网络中受控源的等效处理方法，简化了含受控源线性电路的求解过程。     

B11 多源相干声场的产生与测量装置

Ｂ１１多源相干声场的产生与测量装置张德俊，程建政，朱念秋（中国科学院武汉物理所武昌·４３００７１）本文简要介绍为研究水中相干声场而研制的，套超声发射与接收装置。主要探讨其中党指向性功率超声换能器的设计及超声功率源同多元换能器的匹配问题。实验需要在几米...     

音箱的分类结构和重放特点

音箱是将高、中、低音扬声器组装在专门设计的箱体内,经过分频网络将高、中、低频信号分别送至相应的扬声器进行重放。 扬声器装入音箱后,可以利用音箱内部声音的传播特性,扩展扬声器低频重放范围,使重放声产生较宏大的声场。 音箱按分频的方式分类主要有:单扬声器音箱、二分频音箱、三分频音箱、四分频音箱、多分频音箱和超低音音箱(低音炮)等。     

舰艇水下噪声分析的多输入／输出模型的等效源方法

本文在多用输出／输出模型研究舰艇噪声源贡献的基础上提出了等效源法，当输入等较大时，采用等效源法可使输入数减小，且答等效输入相互独立、传递函数为１、输出自谱是各等效输入自谱之和。，给出了划分等效输入的方法及计算等效输入自谱的公式。     

耦合边界元法和等效源法的稳健CHIEF法

针对声学边界元法中解的非唯一性和奇异积分问题,基于组合亥姆霍兹积分方程公式(combined helmholtz integral equation formulation, CHIEF)法思想,将常规边界元方程和等效源方程进行联立,并利用两者方程系数矩阵间的耦合等价关系,间接替换计算常规边界元法中的奇异系数矩阵,进而提出一种具有全频域唯一解、高计算精度和高稳定性的耦合CHIEF法。该方法将等效源方程作为补充方程,不仅解决了传统CHIEF法内点补充方程失效的问题,而且矩阵的间接替换计算避免了直接计算奇异积分,显著提高了计算效率和精度。通过声辐射和声散射的典型算例对比了所提方法、常规边界元法、常规Burton-Miller法和等效源法的计算效果。结果表明,所提方法不仅在全波数域内均能获得唯一解,且其计算精度和效率均优于常规边界元法和常规Burton-Miller方法,其系数矩阵条件数远低于等效源法。     

室内扩散声场的Monte Carlo模拟方法

本文介绍了ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法模拟室内扩散声场的原理，模拟计算了混响室声场中的能量密度衰减曲线、能量脉冲响应、平均自由程及吸声系数等。该方法原理简单，占用内存少，适应于模拟室内声场分布。     

双层插值NAH噪声源定位方法研究

针对近场声全息(near-fieldacousticholography,NAH)在实际测量环境下降低环境噪声的影响且保证全息面上声压重建精度的需求,基于空间面积分声压重建理论,在基于等效源法的近场声全息方法(near-field acoustic holography based on equivalent sour...     

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。     

基于快速多极子边界元法的齿轮箱声场分析

齿轮箱是广泛应用的工程机械零部件,准确地模拟其辐射声场对后续的降噪优化设计有着重要作用。边界元方法非常适合分析此类无限域下的声辐射问题。但传统边界元方法有着计算效率低、内存占用高的缺点。该研究发展了宽频的快速多极子边界元方法,并运用该方法计算了齿轮箱在特定频率下的场点声压以及辐射声场。通过对比商用软件的分析结果,验证了所提快速边界元方法的准确性。此外,运用多核并行计算方法,对计算量较大的扫频分析进行加速计算,最终快速、准确地获取了齿轮箱辐射声场的扫频结果。     

利用源强分布声辐射模态识别噪声源

为了解决噪声源识别中存在的识别精度不高、分辨率受限、对测量条件要求高等问题,提出了基于源强声辐射模态的噪声源识别方法。该方法首先计算结构的源强声辐射模态矩阵和声场分布模态矩阵,然后利用声场中测得的声压数据向量与结构声场分布模态矩阵的关系求出声辐射模态展开系数向量,最后通过声辐射模态矩阵和声辐射模态展开系数向量的积就可得到结构的源强分布,从而达到对噪声源识别的目的。该方法利用较少的测量点可以获得较高分辨率和识别精度。通过平板振动仿真和音箱实验验证了该方法对平面结构噪声源识别的有效性。     

波叠加联合波束形成的局部声场重建技术研究

传统近场声全息是以快速傅里叶变换为基础的,在有限测量孔径条件下将产生窗效应和卷绕误差,因此一定程度上制约了其在工程上的应用。基于此,提出了一种基于波叠加联合波束形成的局部声场重建技术。首先利用波束形成对传声器阵列采集的声场信息进行分析计算,获得声源的具体位置;然后在该位置配置等效源,并利用迭代算法对局部声场的数据扩展;最后应用扩展后获得的声场数据进行重构。该技术只需要少量的传声器就可以方便快速的实现声场重建。在半消声室内采用两个音箱模拟声源进行研究,实验结果表明:在小测量孔径下该方法可以准确的重构外部声场,拓宽了近场声全息在工程中的应用范围。     

A new hybrid boundary node method based on Taylor expansion and the Shepard interpolation method

A novel meshless method based on the Shepard and Taylor interpolation method (STIM) and the hybrid boundary node method (HBNM) is proposed. Based on the Shepard interpolation method and Taylor expansion, the STIM is developed to construct the shape function of the HBNM. In the STIM, the Shepard shape function is used as the basic function, which is the zero‐level shape function, and the high‐power basic functions are constructed through Taylor expansion. Four advantages of the STIM are the interpolation property, the arbitrarily high‐order consistency, the absence of inversion for the whole process of shape function construction, and the low computational expense. These properties are desirable in the implementation of meshless methods. By combining the STIM and the HBNM, a much more effective meshless method is proposed to solve the elasticity problems. Compared with the traditional HBNM, the STIM can improve accuracy because of the use of high‐power basic functions and can also improve the computational efficiency because there is no inversion for the shape function construction process. Numerical examples are given to demonstrate the accuracy and efficiency of the proposed method. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

Pekeris波导环境中的水下运动声场仿真研究

对Pekeris波导环境中水下运动声源的声场进行了研究。将Pekeris波导中数值稳定的波数积分解和一维近似的波数积分方法运用于求解运动声源的声场。推导了运动声源声场的二维波数积分表达式,给出一维近似解,并在计算深度格林函数时引入数值稳定的计算方法。在仿真实验中,首先在自由空间条件下验证了一维近似的波数积分方法的准确性;再结合Pekeris波导中数值稳定的波数积分方法来分析运动声源的声场特性。通过改变波导和声源、接收器条件仿真研究Pekeris波导中运动声源声场的频率展宽和频移特性。     

A point interpolation meshless method based on radial basis functions

A point interpolation meshless method is proposed based on combining radial and polynomial basis functions. Involvement of radial basis functions overcomes possible singularity associated with the meshless methods based on only the polynomial basis. This non‐singularity is useful in constructing well‐performed shape functions. Furthermore, the interpolation function obtained passes through all scattered points in an influence domain and thus shape functions are of delta function property. This makes the implementation of essential boundary conditions much easier than the meshless methods based on the moving least‐squares approximation. In addition, the partial derivatives of shape functions are easily obtained, thus improving computational efficiency. Examples on curve/surface fittings and solid mechanics problems show that the accuracy and convergence rate of the present method is high. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.     

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。     

衍射现象对活塞式声源超声场分布的影响

超声波由于其良好的指向性,可被广泛应用于海洋探测与开发、无损检测与评估、医学诊断等应用领域。基于KZK方程,利用频域有限差分方法对衍射现象进行分析,计算了活塞式声源的基波和高次谐波声场,发现高次谐波和基波具有类似的声场分布特性,并且谐波阶次越高,径向扩散越少,声场特性越好。研究获得了超声波在空气中传播的声场特性,分析了基波及各次谐波的指向性优劣以及传播范围的大小。在研究的过程中,利用MATLAB等数学工具,对研究结果进行了数值计算和模拟。以上结果为研究超声波的声场特性提供了一定的参考,对研究超声波声场的指向性有着实际性的意义。