有源消声器消声机理的研究

本文从理论和实验两个方面对有源消声器的消声机理作了研究。理论和实验结果证明了当次级源为单指向声源时,初级源的声能量全部被次级声源所吸收,而没有能量被反射回上游方向。文中还对能量吸收的过程进行了探讨。     

空间声场有源声吸收中的多极源结构

本文从声波基本方程导出了空间声场的有源声吸收能量公式,讨论了单极子,偶极子,三极子等多极次级源对初级声场的有源声吸收及相应的实现条件。在此基础上提出偶极次级源是较简单的次级源结构。在消声室的实验结果表明它具有较好的声吸收性能,为其应用作了初步的可行性研究。     

弹性结构封闭空间有源消声

本文研究了外力激励弹性结构条件下封闭空间有源消声问题。首先根据声弹性理论，提出分步代入法求解初、次级声场，然后以矩形空间为例，研究了不同介质条件下有源消声规律。结果表明：对于弹性结构封闭空间有源消声，当结构一声腔耦合较弱时，次级声源基本上只能抵消声腔模态；当结构一声腔耦合较强时，次级声源不仅能抵消声腔模态，而且对抵消与声腔模态耦合良好的结构模态辐射声也有作用。最后，以有限长圆柱封闭空间为模型，完成了结构受点力激励，腔内为空气介质和水介质条件下的单次级声源有源消声实验。验证了理论结果。     

多声源的自由场有源声吸收

本文利用声源辐射阻抗讨论了三维空间有源声吸收问题．推导出适用于任意初级声场条件下的多次级源最优复强度的一般表达式，并通过分析声源辐射阻抗的变化规律阐明了声吸收的机理．在此基础上，以两个点源在平面波声场中的声吸收为例，详细讨论了次级源吸收功率与两源位置的变化关系，并给出消声区域分布规律．最后在半消声室中获得了良好的实验效果，验证了所得结论．     

有源声学结构降噪的物理机制分析

有源声学结构是近年来提出的降低结构低频声辐射的有效方案,对其降噪中的物理机制进行分析将为系统优化设计、次级源和误差传感器布放及控制目标选取等关键问题提供直接指导。文中在最小辐射声功率条件下,从控制前后初、次级结构的辐射声功率变化以及声场中声强的分布来阐述降噪中的物理机制,研究结果表明:降噪中的能量转换分为能量抑制、能量吸收及能量反吸收三种机制;对于近场声强分布,有源控制效果主要通过声强幅度抑制和声强方向调整两种机制体现,部分区域的声能量在控制前向远场传递,控制后则流向声源。     

振动表面局部辐射性质与声能量辐射: Ⅱ.应用

应用文献3提出的理论，针对钢板振动辐射声进行了实验研究，讨论了辐射机理以及辐射的声能量．点辐射阻抗系数之间存在的色散关系是一对一的，不仅适合光滑曲线，而且对离散的尖锐波峰也能适应．振动表面在向声场辐射声能量的同时，也从声场吸收声能量．     

用于开口声辐射控制的虚拟声屏障实现 方法及机理研究*

建筑物通常留有开口以便人员物料的进出及室内的自然通风采光,但这些开口也是噪声传播的途径。传统被动噪声控制方法需要将开口封闭,且对低频噪声的控制效果不好,故引入有源噪声控制技术降低室内声源通过开口的声辐射。基于惠更斯原理,均布开口的次级源和误差传声器构成的平面型虚拟声屏障可以实现对开口声辐射的有效控制,数值仿真和实验已证明其有效性。将次级源安装在开口边界更有利于保留开口的功能且方便实际安装,但这样的单层边界虚拟声屏障降噪效果存在上限,仅能在低频段实现全局控制。和单层边界次级源相比,双层边界次级源可显著提高降噪量和有效降噪频率上限。该文回顾了开口声辐射有源控制的相关工作,并讨论了未来可能的研究方向。     

近场子空间聚焦的碰摩故障声发射定位方法

针对宽带多源声发射信号的相干、多模态和能量衰减快问题,提出一种近场多重相干信号子空间聚焦的定位算法用于碰摩故障声发射源的定位检测。首先,为滤除干扰模态波、减小频散效应,采用基于模态声发射传播特性分析的小波分解滤波方法,从碰摩初期的声发射信号中获取零阶模态波及波速用于定位计算;其次,为实现信号解相干,提出基于双边相关变换(TCT)的近场聚焦矩阵估计方法;最后,针对声发射信号的能量衰减快问题,利用近场基于特征分解的多重信号分类(N-MUSIC)的空间谱估计方法来实现声源的精确定位。理论分析和实验结果表明:该方法定位精度高、计算复杂度低、稳定性强,能有效识别多个相干碰摩声源。相比传统相干子空间算法(CSM),该方法减少了信号初值和聚焦频点的计算量,对双声源的分辨概率较现有修正近场多重信号分类算法提高了17%,是一种有效的碰摩故障源检测方法。      

超短超强激光与固体靶相互作用中超热电子的角分布

 用3TW超短超强激光器进行了激光与固体靶相互作用实验。采用电子角分布仪和LiF热释光探测器探测了超热电子的角分布。测量结果显示：能量较高的电子发射的定向性好于能量较低的电子；能量较低的电子呈溅射状发射；能量较高的电子发射出现两个尖锐的发射峰，其中，激光反射方向的超热电子发射峰则由反射激光、有质动力径向分量、侧向拉曼散射等加速机制共同作用的结果，靠近靶法线方向的超热电子发射峰是由其振吸收机制产生，且理论预言与实验结果相吻合。     

激光作用下薄膜中的电子-声子散射速率

激光功率密度达到太瓦级时，光学激光薄膜破坏中雪崩机制占主导地位. 研究雪崩破坏机理，必然涉及到电子吸收激光能量的速率和电子损耗能量的速率，这些都与电子和声子的散射有密切的联系. 所以，电子受到的散射速率是研究雪崩机制的前提和基础. 本文分析了截断散射声子波矢对散射速率的影响，得到散射速率与电子能量的依赖关系，与其他理论及实验结果一致. 同时还对耦合参数进行了修正，得到了依赖声子波矢的耦合参数，修正结果表明在不改变散射速率与高能电子能量依赖关系的基础上，散射速率整体降低了. 关键词： 激光 薄膜 电子 声子     

基于平面声源进行结构声辐射有源控制的实验研究

采用分布式平面声源作为次级声源,对振动钢板的声辐射进行了抵消实验,验证了以往研究中的一系列关键理论。实验研究结果表明:一个平面声源可以控制钢板奇-奇模态的声辐射,两个平面源可以控制结构偶-奇或奇-偶模态的声辐射,同时也可以控制结构奇-奇模态的声辐射;平面声源的面积和布放位置对降噪效果有重要影响,采用单个平面声源控制时,平面声源面积越大,控制效果越好;基于近场声压的误差传感策略是有效可行的,实际中,将近场测量面的声功率作为有源控制的目标函数与总声功率作为目标函数是一致的;控制后远场声压和声强都得到有效降低,部分区域的声能向声源流动,近场声压及声强分布也发生显著变化。     

A study of sound intensity control for active noise barriers

Active noise control systems have been applied to increase the insertion loss of noise barriers where the squared sound pressure or the total acoustic energy density is used as the cost function in previous works. The absolute value of the mean active sound intensity is chosen as the cost function to obtain extra sound insertion loss in the dark area of a hybrid active noise barrier system in this note. The strategy of minimizing the near-field sound intensity at discrete locations along the edge of the passive barrier is shown to be able to provide better far-field noise reduction than that of minimizing the squared sound pressure control. Both numerical simulations and off-line experiments are carried out with a three-channel demonstration system, where the locations of the secondary sources and the error sensors are optimized and comparisons are made between the extra sound pressure attenuation of the sound intensity control and that of the squared sound pressure control.     

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。      

Space-time structure of the low-frequency acoustic field in an underwater sound channel

Experimental data are presented on the fine structure of the sound field in an underwater sound channel for low and infralow sound frequencies. The experiments are performed in the Black Sea, on a 600-km-long path, with explosive sound sources. The intensity, space-time, and frequency characteristics of the sound field are analyzed. The geometric dispersion of the first normal wave is experimentally studied. The role of the channel inhomogeneities in the violation of the sound field coherence is determined for different frequency bands. On the basis of the experimental data, the vertical distribution of the critical frequencies of the waveguide is obtained, and the validity limits are established for the wave and ray calculation methods. The applicability of the phase methods for calculating the sound fields in waveguides with dispersion is discussed. The frequency-angular dependence of the effective sound attenuation coefficient in an underwater waveguide is revealed and explained.     

Some physical insights for active acoustic structure

Active acoustic structure (AAS) proposed in recent years has been viewed as an encouraging approach to actively control sound radiation from vibrating structures. Much work of AAS has been done on theoretical model, arrangement of the secondary panel and error sensing, and experimental investigation of AAS system, but physical mechanisms is little understanding. In this study, under minimization of the total sound power output, the physical mechanism of noise reduction is investigated by analyzing the sound power output change of primary and secondary structures and the distribution of sound intensity. The results show that there are two kinds of energetic behaviors, which includes the suppression of the sound power radiated by the primary panel and absorption of sound power by the primary and secondary panels.     

应用于有源声辐射控制的一种组合次级声源

在分析多通道单极子次级源控制系统的基础上,提出一种幅度调节型组合次级声源,这种组合源由两个单极子声源构成,单极子声源的间距远小于声波的波长。文中就组合次级源在自由场中对不同初级声源辐射噪声的控制进行理论分析和实验验证,并与同等条件下的单极子次级源控制系统的降噪性能进行了比较分析。数值计算和实验结果均表明,对于不同的初级声场,在次级通道数相同的情况下,组合次级源控制系统可以得到比单极子次级源控制系统高的降噪量。     

壁面分布次级声源对管道中高阶模式声波的有源控制

针对管道中高阶模式声波的有源控制问题,探究了管道壁面布放次级声源的控制机制。首先根据管道声场模式理论和有源控制准则,推导了无限长管道内次级声源激励声场实现控制的必要条件,然后论证了次级声源沿管道壁面分布的可控性,并提出将空间分布离散化后的控制策略;最后通过数值仿真验证了沿壁面分布的有效性。结果表明,当次级声源在管道壁面的周向分布满足空间采样定律且沿轴向分布具有足够长度时,可以取得显著的有源控制效果.      

Fundamentals of the direct measurement of sound intensity and practical applications

Sound intensity is a measure of the magnitude and direction of the flow of sound energy. Developments in sound intensity measurement capabilities in the last quarter century have occurred because of several reasons. The main ones include the derivation of the cross-spectral formulation for sound intensity and developments in digital signal processing. This paper begins with a brief historical introduction of sound intensity measurements. Then elementary theory for sound intensity is presented. A section on sound intensity measurements is then included. The next section of the paper discusses sources of measurement error; the major sources of error are described in some detail. The paper continues with a discussion of the main applications of sound intensity measurements: sound power determination, noise source identification, and transmission loss measurements. The paper concludes with a discussion of ISO and ANSI intensity related standards and relevant references.     

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。      

基于相位差实时计算法实现相控式高强度超声聚焦

利用时间反转法对相控阵高强聚焦超声系统进行自适应聚焦,需要计算出各阵元的初始发射相位。锁相环电路初始工作时频率有震荡,用常规计算相位差的方法当截取数据的时间段不同时计算出的相位差不相同。提出一种计算相位差的方法,可以实时显示相位差的变化,将稳定后的相位差作为相控阵聚焦系统各发射阵元的初始相位。实验结果表明,用此方法计算的相位差进行聚焦可以在一定空间范围内得到较好的声场分布。