基于声线跟踪法对闭空间声场预测的接收球半径计算

接收球半径是采用声线跟踪法进行声场预测的一个重要参数。以前所用到的接收球半径一般是通过经验估计得到的,缺乏详细的理论分析。本文从声波传播机理角度分析了根据声线密度来确定接收球半径的原因,并推导了矩形闭空间中声线密度和接收球半径的计算方法。声线密度可以通过原始声线数目,声场空间体积与形状,边界吸声系数来确定。在一给定闭空间里,声线密度可看作是均匀分布的,所以接收球半径与空间位置无关,可看作是一个常数。但对不同的声场空间来说,由于空间体积、形状和吸声系数的变化,声线密度是不同的,因此接收球半径也会不同。声线密度越大,接收球半径越小;声线密度越小,接收球半径越大。实验表明,所提出的接收球模型能用来较准确地预测闭空间里的声压级和混响时间等声学参数。     

一种现场测量材料吸声特性的新方法

现有的材料吸声系数测量方法主要有混响室法和驻波管法,都属于实验室测量方法,不适合现场测量。使用普通扬声器的反射法可以对材料的吸声特性进行现场测量,但是对材料尺寸和测试环境有较高的要求。本文利用参量阵非线性自解调可听声的高指向性和在阵长距离内的平面波特性,结合传递函数法,测量材料的吸声系数,并与传统驻波管测量结果进行了对比。结果表明在普通房间条件下,不需要驻波管,混响室等实验环境,即可对小尺寸的材料进行吸声系数的现场快速测量,具有较大的实用性。      

基于改进声线跟踪法的室内交通噪声动态模拟

对碰撞点的有效性判断是传统声线跟踪法的一个重要步骤,在计算复杂的室内空间问题时计算量较大,为解决这一问题采用了一种与空间剖分相结合的改进的声线跟踪法。将该方法与微观交通流仿真和车辆噪声排放模型进行结合,实现了道路交通噪声透过窗户在多连通室内空间传播的动态模拟。最后采用该方法对相同道路和交通流条件下不同建筑朝向的4种布局室内噪声进行动态模拟。分析了室内交通噪声的大小和分布与建筑物布局、窗户的朝向、窗户的形式和面积等因数之间的关系。结果表明:窗户正对道路的房间比窗户侧对道路的房间噪声高4～6 d B(A),房间内等效声级与窗户面积的对数成正比关系。     

应用声有限元素法模拟坐席吸声低谷效应

本文给出了应用声有限元素法模拟坐席吸声低谷效应的计算模型。该模型首先在时间域计算房间脉冲响应,再通过傅立叶变换得到声压频谱特性。将有限元分析结果与已有的模型实验及大厅实测数据相比较,证明该方法是研究坐席吸声低谷效应的有效手段。     

相干声线跟踪理论中的周期界面迭代散射 仿真方法*

界面声反射模拟是室内复杂声学现象仿真的关键。针对传统声学仿真方法对于周期散射结构存在条件下声场仿真精度较低的问题,本文发展了一种基于迭代散射模型的室内相干声线跟踪法。此方法以经典的相干声线跟踪法为基础,将室内中常见的周期散射结构进行几何形状上的简化处理,然后依据周期散射定理给出声波在界面上的散射方向及能量,并将原始声线迭代分裂为相应的散射子声线,继续对其跟踪处理,此迭代散射模型对周期散射结构上的界面散射现象进行了准确的模拟。数值验证结果表明,本文方法可以有效地在低频段提高室内声场仿真精度,可为具有复杂散射现象的室内仿真提供新思路。     

模拟封闭声场脉冲响应的圆锥束跟踪法

本文简要介绍了声场脉冲响应计算机模拟技术的基本状况,给出了一种将虚源法和声线法相结合的模拟方法－圆锥束跟踪法的原理和算法,并将其对一个实例的计算结果与虚源法进行了比较,最后对其实现过程中需要注意的问题进行了讨论。     

室内声传播的计算机模拟

本文叙述一种用计算机来模拟室内声传播的方法,用此法可以在厅堂建成以前评价音质。数字模拟方法还可以研究室内声学中的许多基本问题,例如初始时间间隔的作用、一次反射声的重要性、回声的分布等。一个房间可以看作线性无源网络,房间内不同点之间的声波传播可以用电网络来模拟,以产生舞台上某点和听众两耳之间的脉冲响应。电网络的模拟类似于数字计算机上的抽样数据控制系统。其模拟的方法如图1所示。一个没有混响的声信号(在消声室内录     

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     

一种考虑声线弯曲的温度场重建算法

声波在非均匀温度场中传播时会由于声波的折射而产生声线弯曲现象。为提高非均匀温度场声学CT (Computer Tomography)重建精度,提出一种考虑声线弯曲的重建算法。首先用最小二乘法获得一个不考虑声线弯曲的重建温度场,然后用打靶-插值法确定本征声线出射角,用三角形前向展开法追踪声线,获得此温度场中声波发射/接收器间的本征声线,建立本征声线上声波传播时间与温度分布间的关系,进而实现考虑声线弯曲的最小二乘法温度场重建。单峰、双峰温度场仿真重建结果表明:所采用的本征声线追踪法计算简单运行速度快;考虑声线弯曲后,可明显提高温度场重建精度。因此所提重建算法能更好地适应实际温度场重建需求。      

波场合成中声像感知距离重建

声像距离是声像位置的重要信息,为了完整地描述重建声场中感知声像位置,需在虚拟声场中重建出声像距离。本文基于人耳对距离的感知机理,将镜像法引入波场合成技术中,通过模拟反射声来控制感知声像距离。基于"比较判断律"的主观测听实验表明:通过模拟房间反射声受试者更明显地感受到声像距离的变化,并且变化规律与人耳对距离的感知机理相符合。因此在基于波场合成的声重放系统中,通过模拟反射声和有效地控制反射声能量可以准确地重建出声像距离。      

早期声在厅堂中的分布

厅堂内早期反射声能分布与厅堂的容积、体形、吸声布置及接收点的位置等有关,其形成的早期声场与完全扩散声场有较大的差别。因而有关与早期反射声能相关的音质参量在厅堂中的分布情况无法用扩散场的理论来预计。本文通过对四个厅的测量结果,来分析早期反射声能在厅堂中分布的特性。     

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。     

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。     

室内声学时域有限差分模拟中的边界条件

给出了时域有限差分法用于室内声学问题模拟中的边界条件,结合声波方程的基本差分格式,模拟并分析了高斯脉冲在4m×4m房间中的波动过程和脉冲响应;模拟了一9m×6m×4m房间的简正频率,并与经典理论计算值进行了对比;模拟了一12m×5m×4m水平地面房间中的坐席吸声低谷效应,并与Joe LoVtri的模拟结果进行了对比;模拟并实际测量了一10.6m×5.8m×3.4m房间在几个受声点的脉冲响应和早期衰变时间EDT,将模拟结果与实际测量结果进行了对比分析,计算程序是用Metlab语言编写的。模拟与经典理论、相关研究、实际测量几方面的对比分析,验证了本边界条件的可靠性。     

穿纤维微穿孔板吸声系数的有限元仿真

为拓宽微穿孔板的吸声频带,该文用有限元算法建立了典型微穿孔板和穿入不同数量金属纤维的微穿孔板模型,研究了两种微穿孔板的吸声系数、声阻抗和微孔内法向质点速度的空间分布,并进行了试验验证。有限元仿真和试验数据表明:穿入金属纤维可以拓宽微穿孔板的吸声频带,吸声系数也随纤维根数的增加而下降;吸声系数仿真结果与试验结果趋势一致,仿真模型可以有效模拟穿入纤维前后微穿孔板的吸声特性;穿入金属纤维导致黏滞效应引起的低质点速度区域增大,声阻增加,引起吸声系数的降低,而声抗变化不大。研究发现,有限元仿真方法适用于结构相对复杂的微穿孔结构的声学建模,能直观地体现微孔复杂结构的影响,值得继续深入研究和工程应用。     

稳健声线扰动特征用于浅海小目标定位*

针对海洋环境中的信道起伏变化对基于扰动声线声压敏感核的水下小目标定位算法影响较大的问题,提出了基于稳健声线扰动特征的目标定位方法,该方法首先对海洋环境中接收声场的到达结构进行分析,提取稳态的到达成分;然后通过观测稳健声线对应的接收信号在目标穿越过程中的扰动特征提取扰动声线;最后应用扰动声线类定位方法得到水下目标的定位模糊图实现定位。在浅海港口环境中开展了蛙人穿越实验,发射信号为中心频率为22.5kHz,带宽为15kHz的线性调频信号,实验数据的处理结果表明,直达路径和一次水底反射路径受信道起伏的影响较小,通过筛选稳健声线可以将扰动声线的定位方法用于自然的海洋环境。     

一种结合室内空间剖分的声线跟踪法

声线跟踪法是应用于室内声场预测的几何声学模拟经典方法之一,但该方法的计算效率随着室内空间布局复杂度的增加而降低。为了高效地应用于各种室内空间布局,提出了一种结合室内空间剖分的声线跟踪法,该方法将整个室内空间剖分成有限个凸多面体子空间,以减少在声线跟踪过程中与声线求交点的墙面数量,并省略了碰撞点有效性判断,显著提高了计算效率,尤其适用于大型复杂的室内空间布局。     

南海深海典型不平整地形对声场垂直相关性的影响

海底地形变化对深海环境下的声传播和空间相关性有重要影响。基于2014年南海中南部海域不完全深海声道条件下大跨度垂直阵接收的声信号,选取平坦海底和典型不平整(存在小海底山和海底斜坡)海底两个不同传播方向上传播损失差异较大的距离,对声场垂直相关性进行了对比分析,并应用射线理论对相关性差异予以定性分析和机理解释。在不平整海底方向,在第一影区内小海底山遮挡区附近:在部分一次海底反射声线被小海底山遮挡的距离处,接收声信号主脉冲多途干涉结构相对平坦海底方向更加简单,垂直相关性增强;而在全部一次海底反射声线被小海底山遮挡的距离处,对声场起主要作用的变为二次海底反射声线,接收声信号主脉冲呈现多途干涉结构,垂直相关性降低。在第一会聚区附近:平坦海底环境下,由于两组水体中反转声线在空间垂直方向上的干涉效应,使得声场的垂直相关随接收深度增加呈现出周期性振荡的现象;而不平整海底方向,在50 km处,海底斜坡阻挡了一组水体反转声线,在大深度上只出现单会聚结构,观测不到垂直相关的周期性振荡现象;在57 km附近对声场起主要贡献的成分从水体中反转声线变成了多次海底反射声线,主脉冲多途展宽变宽,垂直相关性显著降低。研究结果对深海复杂海底地形环境下声场垂直相关性的深入分析及声呐阵列增益估计等具有重要意义。      

水下均匀材料复合层吸声特性研究

本文对水下阻尼板和其它介质层复合的多层吸声和结构吸声，反声性能进行了研究，利用各层界面压力，振速的四端网络矩阵及层间边界条件导出吸声结构表面阻抗和反射系统数随频率的变化关系，数值计算分析了不同边界条件，多种层以及改变各层参数情况，反声，吸声系数的变化，发现多层结构中厚的水层引起强烈的共振反射峰，并提出了抑制共射的方法。     

基于声压-质点速度声强探头的材料吸声系数的测量

通过由一个声压换能器和一个质点速度换能器所构成的传感器(p-u声强探头)同时测量材料表面附近的声压和质点振动速度,可直接得到其声学阻抗,进而得到材料的反射因子、吸声系数。本文利用一个p-u探头声强测量系统,在半消声室内测量了三聚氰胺泡沫的吸声系数,分析了声源高度和入射角度、材料样本尺寸和厚度对吸声系数测量的影响,并和阻抗管中测量得到的法向吸声系数进行了对比。最后分析了声阻抗率的幅值和相位误差对吸声系数的影响,推导了它们的误差传递公式。