周期结构表面散射系数测试及修正方法*

无规入射散射系数是描述结构声反射特性的重要参数,在周期结构等典型扩散体的声学设计和室内声场模拟中具有重要的作用。本文给出了混响室法测试无规入射散射系数的原理,对正弦型周期结构进行了实验测试,并针对测试中存在的缺陷,提出了一种考虑空气间隙吸声的修正方法,经验证具有较好的修正效果。     

耦合空间的声学研究进展

近年来由于混响室在演艺厅堂工程上的应用,唤发了对耦合空间声场研究的广泛兴趣。本文简短地回顾了马大猷先生对室内声学简正模态理论的贡献,对近代特别是最近15年来室内声学研究在耦合空间方面的发展,做了综述性讨论,包括简正模态分析和模态分解法、统计声学方法、几何声学方法、扩散方程、以及高分辨率实验技术和贝叶斯概率分析在耦合空间研究的应用。值马大猷先生诞辰一百周年之际,以此文缅怀德高望重的声学前辈。      

广义斯奈尔定律与声超表面*

给出了广义斯奈尔定律的相关理论推导,并总结回顾了之前的几种设计,包括声人工结构表面和几种声超表面的案例。首先,以人工结构表面为例,以解析推导为主,结合数值模拟和实验结果,证明了人工窄井结构的异常反射现象。随后,我们回顾了声超表面的设计方法,包括折叠空间式和亥姆赫兹腔式两种典型的结构化设计。最后,我们重点回顾了一种厚度仅为1/20波长的声超表面,用于设计超薄声扩散体,称为声超表面施罗德扩散体。传统的施罗德扩散体是40年前提出的建筑声学领域的经典设计,而我们提出的声超表面施罗德扩散体在中心频率具有同样优质的漫反射效果。另外,通过混合不同目标频率的超表面单元,可以设计宽带的超薄施罗德扩散体,其带宽接近于商业化的施罗德扩散体,这个例子充分展示了声超表面在实际场合的应用潜能。     

高声强实验室的设计和应用

本文讨论中国科学院声学研究所高声强实验室的设计和应用.介绍所获得的150—160dB混响场和168—174dB行波场的特性.在设计和建造过程中,我们解决了一些问题.例如,小混响室的体积、总声压级和声场均匀度的选择,输出声功率达1,500W和10,000W的气流扬声器的研制,气流扬声器与混响室的耦合,消声管道的设计和安装等.     

电影对白录音棚的声学设计

本文讨论了录音棚的声学设计。研究了穿孔板吸声结构,玻璃棉毡,胶合板半圆柱,可变吸收的板和转动柱体。建成了电影录音棚,获得很好的效果,在125Hz到4000Hz范围内混响时间不随频率变化。当打开或关上全部吸声板和柱体时,混响时间分别为0.6秒和1.0秒。提供了高度的声扩散,理想的清晰度和丰满度,并且便于传声器的放置。     

单向声传播结构研究

受到电子二极管整流效应的启发,对单向声传播结构展开了一系列的理论与实验研究：将超晶格结构与非线性声学材料组合构成了可实现声整流效应的声二极管结构;通过将反对称弹性结构引入到复合结构板来产生Lamb波的不对称模式转化,设计了可实现Lamb波单向传播的线性声学结构;基于声子晶体的部分禁带特性,在有限尺度声学系统中设计并实现了单向声学波导结构;设计并实现了由纯板与声栅构成的声单向传播结构,具有小尺寸与高效率的特点,且声波出射角度可调;基于声学梯度材料设计了可在极宽频带内实现不对称声传播的声学结构。     

北京剧院的声学设计

北京剧院是一个以戏剧演出为主的多功能剧院,容纳1000名听众。为在声学上适应多种剧目演出的要求,在观众厅内设置了可调吸声结构;为满足自然声音乐演出的需要,着重考虑了厅内的声扩散设计,并在舞台上配置了活动音乐罩和升降乐池。本文主要介绍该剧场的声学设计和所取得的成果,以此证实了在声学上实现多功能使用的必要性和可能性。     

圆筒式电动可调吸声体的设计与试验

可调混响技术在大型剧院式多功能演播厅中设计应用在国内尚属先例。本文介绍的圆筒式电动可调吸声体的技术设计综合了声学、建筑、装修、机械及电气等多方面的要求，文中着重阐述了可调吸声体的声学设计、结构设计及传动设计技术，并对可调吸声体的混响室试验结果作了简要的分析。     

音乐录音棚声学设计的新设想——音乐研究所音乐录音棚的声学设计

音乐录音棚声学设计的新设想是:(1)棚的声学条件可随录音工艺和各类音乐的要求而改变;(2)借助于声学屏障,有可能把棚分割成具有不同声学条件的小室(或声部区);(3)用不规则室形代替矩形平面,这不仅可以提高声扩散,同时又能充分利用使用面积. 本文通过音乐研究所音乐棚的工程实践,证实了实现上述设想的可能性.     

扩散吸声体的优化设计

由于扩散吸声体(Diffsorber)同时兼顾了扩散和吸声两方面的性能,在小房间的声学环境控制中有着特殊的功能。在比较成熟声吸收和声扩散理论的基础上,结合数论中的伪随机理论,提出利用吸声材料本身的声阻抗实现伪随机分布的新优化设计手段,并利用计算机编程实现,由此设计了多种不同吸声效果的扩散吸声体,以满足不同场合的需要。实验结果表明新方法的有效性。同时探讨了新型吸声扩散体的应用潜力。     

谢宾斯基分形结构声散射特性与视觉偏好评价*

声扩散界面设计应兼顾声学和美学需求。结合参数化设计方法,谢宾斯基分形的模块化结构具有灵活生成个性化界面的潜力。然而,针对分形结构声学特性与视觉效益尚缺乏综合的量化研究。本文根据谢宾斯基分形的构造规则提出了一种宽频的扩散结构设计方法,分别从声学性能与视觉偏好的角度,研究模块形状、模块高度和随机排布对性能的影响。采用边界元素法的数值仿真与实测验证、结合虚拟仿真技术的主观调查、以及多目标综合分析,探究分形设计要素的作用机制和最佳阈值范围。结果表明,与相同体量的传统二次残差扩散体相比,具有不同平面尺寸和高度模块的分形结构改善了扩散性能,特别是在1 kHz以下的中低频范围。此外,发现在室内使用中高复杂度（迭代三次）、低随机排布、谢宾斯基三角截锥分形结构,有助于提高居住者对环境的偏好度。     

厅堂内声场强度的计算

厅堂内的声场强度通常只能通过实测或模型试验得到。但从几何声学的观点,厅堂内一点的声强可以射向该点的直接声和各早期反射声的声强之和加以表达。本文介绍了一种计算直接声和各早期反射声之和的方法。通过对一个剧场的实测和计算对比,证明计算是相当可靠的。计算时反射次数最多为三次,声线长度最长为三倍直接声线长。各点的偏差大部分均小于1dB。若计算满场情况或增加反射次数和计算的声线长度,则偏差还可减小。     

基于主动声学超材料的圆柱声隐身斗篷设计研究

基于多层复合材料结构的二维声隐身斗篷设计思想, 利用主动隔膜声学空腔有效密度可以任意控制这一特性, 设计了主动声学超材料下的无限长圆柱声隐身斗篷. 给出了主动隔膜声学空腔单元的声电元件类比模拟电路图和具体的有效密度控制方法. 进行了主动声学超材料声隐身斗篷的结构建模, 并对平面入射波入射下此圆柱隐身斗篷周围声压分布场进行仿真计算. 结果表明, 平面波在一定频率范围内可以毫无阻碍地透过圆柱斗篷, 似乎不存在这种障碍物, 达到声隐身效果. 同时, 计算了主动声材料斗篷下总散射截面随频率变化曲线, 研究了此斗篷隐身效果随频率的变化特性. 本文从主动控制角度探讨实验实现隐身斗篷的技术问题, 有望给声隐身斗篷实验设计提供一条新的技术途径.     

混响室中扩散体的总面积和测得的吸声系数

一、引 言 按混响室法作吸声系数测量时,人们总是用在混响室内尽可能无规地悬挂扩散体的办法来获得必要的声扩散。大的弯曲平板就是常用的一种扩散体。过去认为,扩散体的总面积是一个非常重要的量,如太小,则由于扩散不足测得的吸声系数太低,如太大,吸声系数同样会偏低,因为混响过程主要由扩散体之间的多次声反射而不再由房间某个墙面的吸声系数决定。一般取扩散体总面积为地板面积的1.6倍。根据在欧洲和美国做的几次巡迴测量和最近的研     

利用源强密度声辐射模态重建声场

为了利用声场中少量测点声压数据精确重建复杂结构的辐射声场,提出了源强密度声辐射模态分析理论和声场重建公式.在结构表面定义的空间上,利用以源强密度分布函数为参量的结构辐射声功率泛函表达式定义了一个线性自伴正辐射算子,该算子的特征函数为结构的源强密度声辐射模态.然后通过对矩形平板和带有半球帽的圆柱体的源强密度声辐射模态的分析,证明了源强密度声辐射模态具有空间滤波特性,并利用该性质建立了声场重建公式.球体仿真和平板实验验证了所提出的声场重建方法的可行性和稳健性.基于源强密度声辐射模态的声场重建方法简单,利用较少测点数据就可以获得较高的声场重建精度,特别适合于复杂结构的低频声场重建.     

基于脉冲声分离的刚性球散射声控制

提出了一种基于脉冲声的三维空间中刚性球散射声分离方法,并利用前馈、固定系数控制方式对分离出的散射声进行有源控制,抑制散射声强度,实现了刚性球散射体在观测点处“声学不可见”。该方法利用脉冲信号作为初级噪声,通过有无刚性球时传声器采集脉冲信号的差值确定散射声大小,实现散射声与声源直达声的分离。对分离出的散射声进行多通道有源控制以验证该文所提分离方法及控制系统的有效性。实验结果表明,700~1000 Hz范围内,有源控制开启后,双通道散射声的平均降噪量大于5 dB,多通道散射声的平均降噪量大于8 dB,且误差传声器处采集的残余声场与无刚性球时采集的初级声场信号波形基本一致,实现了刚性球散射体在误差传声器处“声学不可见”。此外,参考传声器布放位置的选取问题也在该文做了详细讨论。     

几个声学国家标准(草案)的简介(Ⅰ)

1981年全国声学标准化技术委员会第二次会议通过了“声学的量与单位”、“声学量的级及其基准值”、“声学测量中的常用频率”、“空气中声和噪声强弱的客观和主观表示法”、“声和振动分析用1/1和1/3倍频程滤波器”、“城市区域环境噪声标准”、“城市环境噪声测量方法”、“混响室法吸声系数测量规范”及“水声换能器自由场校准方法”等九个国家标准(草案)将上报国家标准总局审批颁布.现将这几个标准的主要内容和有关标准编制情况介绍如下:     

空间有源消声器研究

本文从理论和实验两个方面分析了次级声源的辐射特性,设计了一种三极子分立声源,引入了次级系统的加速度信号馈给方式,给出并讨论了在消声室与混响室两种极端声学条件下取得的三维低频噪声场的全空间消声效果。     

空腔流动的大涡模拟及气动噪声控制

大涡模拟(LES)和三维的Ffowcs Williams-Hawkings声学比拟方法相结合,研究空腔过流的一种噪声控制措施.空腔的底板/后墙使用多孔壁板,因此流体可以穿透空腔壁面,多孔效果使用Darcy压力-速度关系模拟.声源流场由LES计算,声辐射和远声场由声学比拟获得.结果表明,这种措施有效地减弱了空腔内的压力脉动和远场声辐射,低频脉动Rossiter模数对应的波动幅值被有效抑制,声源中偶极子占优项大幅度减小,从而抑制了声辐射.     

考虑任意阻抗壁面条件管腔结构声场特性分析

针对任意阻抗壁面条件一维管腔声学系统建模,对系统动力学特性进行预报。为了满足阻抗边界条件对声压一阶导数连续性要求,管腔声压函数通过在标准傅里叶级数端点位置引入边界光滑辅助多项式进行构建。结合壁面阻抗声学边界和管腔声学Helmholtz控制微分方程得到强形式标准特征值问题,获得相应的声学模态信息。在数值仿真中,通过算例给出各种边界条件下管腔声学模态频率、声压振型、声压和质点振速频率响应曲线,与现有文献中相关结果进行对比,充分验证了本文求解方法的正确性和有效性,证明该方法可对任意阻抗壁面条件管腔系统声学特性进行准确预报。