有限振幅波的三维时域建模

通过对二维算法(Texas code)做扩展,建立了求解扩展版KZK(Khokhlov-Zabolotskaya-Kuznetsov)方程的三维时域有限差分算法.该算法先将KZK方程变换成TBE(Transformed Beam Equation),然后依次求解衍射(抛物线近似条件下)、热黏滞吸收、弛豫和非线性作用.数...     

同心圆环阵列模态波束形成器设计

针对贝塞尔函数零点造成的模态波束形成器性能损失的问题,提出了基于均匀同心圆环阵列的模态波束形成器设计方法。从阵元域出发,建立了阵元域和圆谐波域之间的转换关系,推导了圆谐波域阵列信号处理表达式,其中重点推导了延时求和、最小方差无失真响应和多约束波束形成器的设计方法。理论证明了在平面各向同性噪声场中的基于同心环阵的圆谐波域最小方差无失真响应波束形成器等价于相位模式波束形成器。在该结论的基础上,综合考虑相位模式波束形成器在一定频率范围内的稳健性和指向性,提出了一种同心圆环阵列的内环半径优化方法。使用16元双环阵列对本文提出的波束形成算法进行仿真和实验,结果表明:同心圆环阵列能够较好地解决贝塞尔函数零点问题;其中多约束波束形成器能够在多个关联的性能指标之间取得合理的折衷,实现优于相位模式和延时求和波束形成器的声源定位性能。对内环半径优化方法进行仿真和分析结果表明,该方法得到了相较于传统方法更优的阵列结构。      

消声管道声学性能计算的二维等几何有限元方法及应用

将等几何有限元方法应用于消声管道的声学性能计算,使用二维等几何有限元方法求解管道截面的声学特征值,考虑了存在穿孔边界和吸声材料边界的情况,进而使用特征值计算消声管道的传递损失。对包覆式消声管道进行传递损失的计算,结果与二维有限元方法吻合较好.对圆形截面的特征值计算结果表明,在计算量相同的情况下,等几何有限元方法取得了比传统有限元方法更好的计算精度.在不同结构参数条件下对消声管道的声学性能进行计算,结果与三维数值方法吻合良好。方法能够在宽频范围内较好地预测消声管道的传递损失。      

管束穿孔板的管腔耦合共振吸声机理研究

为了揭示管束穿孔板共振吸声结构的吸声机理,利用热黏性条件下基于有限元算法的管束穿孔板仿真模型,研究了平面声波正入射条件下,管束穿孔板内部声场分布特征,并利用阻抗管对吸声系数的理论仿真结果进行了试验验证.结果表明,管束穿孔板在低频主要靠腔体共振吸声,在高频主要靠管共振吸声,管束穿孔板整体呈现出较为明显的管腔耦合共振吸声特征。管束穿孔板共振时管中声强和质点法向振速较大,高频次吸声峰频点处管中和腔中均有驻波形成,频率越高驻波数量越多.管束穿孔板的耦合共振受到管长、腔深、穿孔率和管内径等参数变化的影响,管长对高频耦合共振的影响最大,管长增大使高频主吸声峰频点移向低频,并使相邻主吸声峰之间的间距减小.      

用于自适应波束形成语音增强的球谐域掩蔽函数估计方法

提出一种用于球形阵列自适应波束形成的掩蔽函数估计方法。该方法利用包含空间信息的球谐系数提取低维空间向量,并采用复高斯混合模型和深度学习两种方案来估计掩蔽函数,最终利用估计的掩蔽函数设计最小方差无失真响应波束形成器,以达到空域滤波的效果。理论分析和仿真实验证明,对于相同时长的声信号,球谐域掩蔽函数估计方法的计算复杂度比传统阵元域估计方法低了一个数量级。并且在大部分声场环境中,尤其在低信噪比情况下,所提方法的语音质量感知评估测度得分、分段信噪比和短时客观可懂度明显高于阵元域方法,三者最高分别可提升1.31 dB,4.54 dB和35%。另外,实际声学环境的测量实验也验证了所提方法在不影响可懂度的条件下比传统阵元域方法具备更高的降噪量。      

地表振动传感器质量对水平耦合谐频的影响*

使用振声法探测埋地物体时,表层土壤松软导致地表振动传感器在耦合环节发生谐振, 造成谐频附近的信号失真,限制了所采信号的可用频段。针对传感器在水平方向的耦合谐振问题,该文研究了传感器质量对谐振频率的影响。仿真对比了传感器质量为2~250 g情况下信号采集系统的频响特征,并在季节性的冻土地表开展了对比实验与横波波速测量实验。仿真与实验结果表明：250 g传感器所对应的耦合谐频不超过800 Hz;2 g传感器的耦合谐频可超过1200 Hz;传感器质量越轻,耦合谐振频率越高,所采信号的可用频段越宽。     

差分传声器阵列低频特性优化研究*

利用传声器阵列差分信号处理可以获得指向性波束,可用于定向声捡拾或环绕声捡拾,但该处理方式产生了高通滤波作用,降低了信号低频段的信噪比,将影响输出音质。本文提出了一种时变补偿滤波器,在补偿差分信号低频能量的同时避免了引入过多噪声。仿真分析中,信号与噪声分别为chirp信号、高斯白噪声,信噪比为50 d B,时变补偿滤波器较常规补偿方式信噪比提高了约6 d B。音质主观评测结果表明,采用本方法进行低频补偿,可以获得更好的低频音质。     

一种用于声源低频性能测试的互易装置

声源的辐射性能是一个重要参数,其测试往往在全消声室、混响室等特殊的环境中进行,而在复杂环境中的性能测试,尤其是低频性能的测试则是一个难题。互易原理广泛存在于线性、无源、稳定的系统中,在许多复杂环境中同样成立,因此提供了一种解决该难题的途径。基于力声互易原理,本文设计了一种双端面的互易装置,通过力电互易实验,验证了该装置的互易性。利用该装置,在全消声环境以及强混响环境中测试了三种不同的声源,测试结果与自由场法测试结果具有较好的一致性,验证了该装置和方法的有效性。     

次级源近场和管壁弹性对充液管路有源消声性能的影响EI北大核心CSCD

建立了含次级源结构的充液直管有源消声系统数值模型,重点分析了声激励下次级源近场和管壁弹性对有源消声性能的影响。结果表明:次级源近场为非均匀声场,误差点位于该区域时部分频点控制效果较差甚至放大,而处于声场均匀区域时可使降噪量提高10 dB以上,增加误差点数量可使绝大多数频点的降噪量提高5 dB以上;管壁弹性使次级源与管壁间的耦合较强,非对称分布的次级源容易激起管壁振动,导致降噪谷值的出现,采用对称分布的次级源可显著提升控制效果;增加次级源数量能够提高系统的有源无源复合控制效果,但使得管内声场变得复杂,多次级源模型的有源消声效果随频率升高而有所降低。     

次声管道降噪滤波器优化设计

提出了基于声学响应模型与群差分进化算法的次声管道降噪滤波器优化设计方法,在理想条件和工程实践两种情景下设计了管道滤波器的结构参数并仿真分析了降噪性能表现。结果表明:（1）理想条件下的设计结果在约0.1～0.8 Hz的频带内取得了5 dB以上的降噪性能提升,最大提升达到12 dB。（2）工程实践情景的设计结果在各种环境风速中最大可以取得约3dB的性能提升。（3）大风速条件的优化设计可应用于环境风速未知或变化较大的场景。分析结果表明所提设计方法可以有效设计管道滤波器,优化设计的管道滤波器在降噪性能上优于传统管道滤波器。