采用分布式球形阵列的球谐波域声场分离方法

为从测得的混合声场信号中提取出需要的目标声场,提出一种基于分布式球形传声器阵列的声场分离方法。该方法依据声场的球谐波分解,利用阵列各传声器采集到的声场声压信号,获得目标声场与干扰声场的球谐波展开系数,进而估计目标声场。该方法利用声场以不同中心展开的球谐波系数之间的变换关系,直接建立传声器测量声压信号与整体坐标系下声场展开系数的方程,与传统的分布式球形阵列声场分离方法,即先求解局部坐标系下声场展开系数,再变换为整体展开系数的方法,进行比较。分别通过数值仿真和实验说明了提出方法的有效性。结果表明:该方法能够从混合声场中较准确地估计出目标声场,并且在干扰声场能量增大时,保持了较小的声场估计误差,相比于传统方法误差增加更少。     

各种水下声源的发声机理及其特性

扼要综述了现有的七种水下声源产生技术,包括炸药爆炸声源、电声换能器声源、参量阵声源、流体动力式声源、电磁式声源、激光声源和等离子体声源。分析了这些声源的发声机理,结合其性能特点阐述了在实际中的不同应用,并对等离子体声源的机理、特点和实际应用进行了重点分析。列表归纳总结了各种水下声源的原理、主要性能和应用范围,为水下声源的应用拓展提供了依据。     

双声源位置和强度识别的三维声强方法

目前在远场识别声源空间位置和强度缺乏行之有效的方法。针对此问题,提出采用四传声器进行三维声强测量,从而构建出声强、声源坐标和声功率的非车线性方程组,求解方程得出声源空间坐标和强度的方法。以3个三维声强探头对两个同频率单极子声源的识别为例,分别利用数值仿真和半消声室内的实验进行方法验证,并对声源的识别空间分辨率做了测试,得出角度识别最大误差为3.83°,为真实值的8.5%,距离识别最大误差0.1 m,为真实距离的10%。结果表明采用该方法空间坐标和声功率识别均具有很高的准确度,双声源的空间位置分辨力也优于远场声全息方法。      

线阵声强缩放方法在水下声源辐射功率估算中的应用

为了解决水下声源辐射声功率难以计算的问题,利用线阵声强缩放方法在波束形成声源识别的基础上,根据波束输出结果与声源辐射声功率之间的换算关系来获得相应的声功率。为了提高线阵声强缩放方法的水下声功率估算精度,给出了一定动态范围限制的主瓣区域积分方法,并通过仿真验证了该方法的有效性。在消声水池中开展了水下声功率估算的实验研究。在不同的测试距离下,对双声源条件下的单频以及宽带声源在阵列侧的辐射声功率进行了估算,以混响法的测量结果为参考值,研究了估算误差随声源频率、测试距离等影响因素的变化规律。实验结果表明,无论是单频还是宽带声源,声功率的最大估算误差不超过2.6 dB,在高频时不超过1.6 dB。验证了线阵声强缩放方法应用于水下声源辐射声功率估算的正确性与可行性。      

环境因素对海-气界面低频异常声透射的影响研究

针对海中声源在海-气界面低频异常声透射问题, 根据两层媒质声传输模型, 分析了大气声速和密度与气压、气温、湿度及海水中声速和密度与海温、盐度间的关系, 研究了低频声透射和传输受温度、气压、盐度、湿度等因素的影响, 分析了各因素对声透射和传输的影响程度. 结果表明: 1) 声透射到大气中的声功率与气温、湿度负相关, 与海温、盐度、气压正相关; 2) 单极子与水平偶极子声源辐射到海中的声功率与海温、盐度负相关, 而垂直偶极子声源辐射到海中的声功率与海温、盐度正相关; 3) 声透射指向性与海温正相关, 与气温负相关; 4) 低频声透射受温度影响最大, 其次是盐度, 受气压和湿度影响较小, 垂直偶极子声源的声透射受温度影响大于水平偶极子和单极子声源.     

Sound image method and sound energy vortex in rectangular room

1.TntroductionMostprob1emsofsolvingsoundficlds,suchassoundpressuredistributionsinroomsareclassiia1.lllIn10wfrequencyrange,wavemotionmethodisapplied.Inthemethod,thenorma1modesofroomaresolvedandthensummeduptocvaluatetheirunknownamplitudesbymatchingsoundsource.Inhighfrequencyrange,thenumberofnormalmodesneedcdisnumer0usandtogetfina1solutionwouldbeimpossiblebecauseofthetimeconsumptionincomputation.Hence,ther0omacousticsbasedongeometri-calacousticsandthestatisticswasdevcloped.Thewavemotionmethodcan…     

线阵波束形成声强缩放方法估算声源的辐射声功率

为了解决波束形成声源识别过程中声源辐射声功率定量计算的问题,给出了阵型简洁、便于组合的线阵声强缩放模型。通过推导线阵的声强缩放系数,建立起线阵波束输出结果与声源辐射声功率之间的换算关系。无论是线阵还是平面阵的声强缩放方法,对于偏离阵列中心位置较远处的声源进行辐射声功率估算时都存在较为明显的误差。通过理论推导和仿真模拟计算,研究了同一单极子点声源在不同位置处的声功率估算偏差随频率、幅度的变化规律,发现该估算偏差只与声源偏离位置有关,而与声源自身的强度信息无关的结论,据此给出了相应的声功率估算修正方法。半消声室实验结果和声压法测量结果对比表明:修正后的线阵声强缩放方法用于中高频声源的辐射声功率计算时,单频声源的估算误差不超过1.0 dB,宽带声源的估算误差不超过1.8 dB。      

一种双正交心音小波的构造方法

为了提高小波分析在心音信号处理中的性能, 在分析小波构造理论的基础上, 构造了一种专门用于心音信号处理的小波基. 首先提出一种构造滤波器长度为偶数的紧支撑双正交小波的一般方法; 然后根据心音信号的特点, 讨论心音小波的构造原则和一种基于心音 小波族的心音信号合成模型, 并且在此基础上构造出心音小 波. 为了突出使用心音小波处理心音信号的先进性和实用性, 对心音小波进行了比较全面的理论和数值仿真分析. 实验结果表明, 相比常用的db, bior系列小波, 运用心音小波对心音信号进行处理, 能够获得更好的去噪效果、 更精确的心音分类信息以及更小的重构误差率, 为心音特征提取和身份识别的深入研究提供了一种新方法, 在表征心音个体特征的细节方面具有积极的意义. 本文根据应用对象设计专用小波的方法也为工程应用中小波基的选择提供了一种新途径. 关键词： 双正交小波 心音小波 构造方法 心音合成模型     

Acoustic characteristics of pulse detonation engine sound propagating in enclosed space

Acoustic characteristics of pulse detonation engine(PDE) sound propagating in enclosed space are numerically and experimentally investigated. The finite element software LS-DYNA is utilized to numerically simulate the PDE sound propagating in enclosed space. Acoustic measurement systems are established for testing the PDE sound in enclosed space,and the time-frequency characteristics of PDE sound in enclosed space are reported in detail. The experimental results show that the sound waveform of PDE sound in enclosed space are quite different from those in open space, and the reflection and superposition of PDE sound on the walls of enclosed space results in the sound pressure oscillating obviously. It is found that the peak sound pressure level(PSPL) and overall sound pressure level(OASPL) of PDE sound in enclosed space are higher than those in open space and their difference increases with the rise of propagation distance. The results of the duration of PDE sound indicate that the A duration of PDE sound in enclosed space is higher than that in open space except at measuring points located at 2-m and 5-m while the B duration is higher at each of all measuring points. Results show that the enclosed space has a great influence on the acoustic characteristic of PDE sound. This research is helpful in performing PDE experiments in enclosed laboratories to prevent the PDE sound from affecting the safety of laboratory environment,equipment, and staffs.     

基于声卡和Audacity软件的固体声速测量

基于时间差法原理设计了利用电脑声卡和Audacity软件测量固体声速的实验.利用电脑声卡收集左右声道的声音并实时呈现在Audacity软件界面,可准确测得左右声道收集到声音的时间差,计算得到声音在固体材料中的传播速度.实验现象直观,可用于中学课外拓展实验.     

基于波束形成的多类型多声源定位研究

为实现空压机多噪声源的准确定位,仿真对比了多种近场球面波多声源定位算法。基于时域波束形成,研究了相同声源平面、不同声源频率、不同声源纵向距离、不同声源强度下多声源定位以及声源频率、声源纵向距离和声源强度多因素联合的多声源定位仿真方法,模拟了更接近实际的噪声源类型。基于频域波束形成,仿真研究了1400 Hz,2400 Hz,3400 Hz,4400 Hz的多声源。分别利用互功率谱波束形成和除自谱的互功率谱波束形成,仿真研究了相干声源和不相干声源。开发了阵列声成像测试平台,运用频域波束形成和功率谱波束形成对空压机进行了定位试验研究。结果表明,1400 Hz下空压机的主要噪声源是气缸盖、空气滤清器和曲轴附近的机体,这可为空压机减振降噪改进设计提供依据。     

Schlieren photography to study sound interaction with highly absorbing materials

Strong absorption of sound is often caused by the conversion of sound energy into heat. When this happens, it is not possible to study the interaction of sound with the absorbing material by means of reflected sound characteristics, because there is no reflected sound. Detecting for example the distance that sound travels in a strongly absorbing material, can be done by heat detection systems. However, the presence of temperature detectors in such materials interferes with the sound field and is therefore not really suitable. Infrared measurements are a possible option. Another option is the use of Schlieren photography for simultaneous visualization of sound and heat. This technique is briefly outlined with a 3 MHz sound beam incident on a highly absorbing sponge.     

城市历史街区声景观及视听感知实验研究*

城市历史街区声景观是空间环境的重要内容,直接影响人们的感知体验。论文以济南老城泉水街区为例研究城市历史街区的声景观并进行视听感知实验。结果表明,现场声元素喜好度显著高于实验室单听评价。鸟鸣、鹅叫声在现场和实验室评分都较高,大流速流量水景声在现场评分高而实验室评分低,小流速流量水景声在实验室和安静环境中评分较高,在吵闹环境中评分较低;声环境满意度与视觉景观优美度、声源组成喜好度、安静度之间存在显著正相关关系,与环境声压级存在显著负相关关系,但当较高的环境声压级主要由水声贡献时,声环境满意度明显提高;应从提高景观优美度、优化声源组成、降低环境声压级等方面进行声景观设计。论文为声元素喜好度和声环境满意度研究提供参考。     

单层传声器阵列重建相干声场的近场声全息方法研究

针对传声器阵列两侧存在相干声源的非自由声场重建问题,提出基于球面谐波函数扩展近场声全息理论的相干声场重建方法。该方法在已知测量面两侧声源几何位置时,使用单层传声器阵列获取测量面处的声压分布,通过最小二乘法获得与目标声源和干扰噪声源响应对应的最优球波函数扩展项数和最优系数向量,结合测点位置的空间坐标进行声波分解,并分别重建出各声源在测量面上的声压分布。为了验证方法的有效性,分别给出了相干噪声源为球形声源和非球形声源的仿真验证,并在全消声室内对双扬声器产生的相干声场的重建进行了实验验证。结果表明:该方法对球形声源和非球形声源干扰下的声场重建都具有较好的效果,球形声源干扰下的重建精度更高。      

Localization of intermittent sound with head movement: Basic study on optimum temporal characteristics of acoustic guide signals

Acoustic guide signals for visually impaired persons sometimes do not include the high frequency components necessary for front–back discrimination in sound localization. However, head movement makes this discrimination possible, even in such cases. This paper clarifies the necessary duration of continuous sound to be able to use head movement effectively in sound localization and whether or not, the effect of head movement appears in sound localization of intermittent sound used in place of continuous one. Head movement is effective for sound localization when the duration of continuous sound exceeds 800 ms, and persists even if the sound is intermittent rather than continuous.     

Radiation characteristics of multiple and single sound hole vihuelas and a classical guitar

Two recently built vihuelas, quasi-replicas of the Spanish Renaissance guitar, one with a small body and one sound hole and one with a large body with five sound holes, together with a classical guitar are investigated. Frequency dependent radiation strengths are measured using a 128 microphone array, back-propagating the frequency dependent sound field upon the body surface. All three instruments have a strong sound hole radiation within the low frequency range. Here the five tone holes vihuela has a much wider frequency region of strong sound hole radiation up to about 500 Hz, whereas the single hole instruments only have strong sound hole radiations up to about 300 Hz due to the enlarged radiation area of the sound holes. The strong broadband radiation of the five sound hole vihuela up to about 500 Hz is also caused by the sound hole phases, showing very consistent in-phase relations up to this frequency range. Also the radiation strength of the sound holes placed nearer to the center of the sound box are much stronger than those near the ribs, pointing to a strong position dependency of sound hole to radiation strength. The Helmholtz resonance frequency of the five sound hole vihuela is influenced by this difference in radiation strength but not by the rosettas, which only have a slight effect on the Helmholtz frequency.     

水下隔声结构设计及评价方法

为使用混响法快捷地测量水下结构物的辐射噪声,需基于港口或海岸建造海上混响水池。针对内外都是水情况下的海上混响水池壁面隔声问题,设计了一种带梁空气夹层板水下隔声结构,通过仿真比较了不同参数的空气夹层板的隔声性能。为评价声波无规入射情况下水下大尺寸隔声结构隔声性能,提出了一种混响评价方法,通过隔声实验比较了混响法与脉冲法的不同。结果表明：带梁空气夹层板的水下隔声性能优异,声波无规入射情况下,面板厚度0.015 m、空气层厚度0.020 m的带梁空气夹层板在2～10 kHz频段插入损失大于20 dB;混响法可以有效评价大尺寸水下隔声结构的平均隔声性能,其反映的声波无规入射的平均隔声性能更接近于实际应用情况。     

超临界点附近二氧化碳流体的声速

使用压缩蒸气模型,推导了超临界流体在超临界点附近区间的声速表达式,表达式揭示了声速和密度波动指数、等温压缩系数、定体摩尔热容量等参量的联系.在超临界点附近,二氧化碳流体的声速和密度波动指数呈减函数关系,密度波动指数越大,声速越小,在密度波动指数最小处,声速最大,此时,较小的密度波动会引起较大的声速波动.当压强逐渐增大并接近临界点时,定体热摩尔容量的迅速增大导致声速减小,当压强增大而远离临界点时,定体摩尔热容量的迅速减小导致声速增大.由表达式得到的计算值与由美国国家标准局提供的参考值符合较好. 关键词： 超临界二氧化碳 声速 密度波动 定体摩尔热容量     

匀加速运动声源的声场建模及其数值算法研究

针对匀加速运动点声源的声场特性与其运动状态密切相关这一问题,提出匀加速直线运动状态下点声源的声场计算方法。利用此方法建立了匀加速直线运动时点声源的声压模型,对模型中的关键参数声矢量R进行数值解析,并对声压进行数值分析仿真,得出匀加速直线运动时固定接收点的声压数值计算方法。用此方法对固定接收点位置的匀加速点声源声压进行声场建模,结果表明:在声源接近接收者一定距离以后,声压明显增大;在此距离之外,距离对声压的影响不大。     

有限长线声源斜面声场分析

为了进一步研究有限长线声源的声场特性,完善有限长线声源声场理论,建立了有限长线声源斜面声场的模型,提出了其理论计算方法。基于仿真结果和数据分析,探讨并得到了有限长线声源斜面声场特性的三个参数与斜面声场特性之间的关系。通过调整斜面倾角α、交点的位置r0以及有限长线声源的长度L,可以有效改善斜面声场的分布。