平面近场声全息中正则化参数的确定

近场声全息的逆向重建过程属于线性病态逆问题,必须进行正则化处理。本文对三种基于Tikhonov正则化的参数选择方法,即离差原理法、广义交叉验证法、L曲线法,在不同全息距离、声源频率和信噪比的条件下进行了比较,结果表明,它们在远距离及低噪声环境下难以获得合适的正则化参数。采用等效噪声方差的方法,对其中较为稳定的离差原理进行了改进,使其在较远全息距离及低噪声环境下仍能获得合适的正则化参数。相应的仿真实验表明,改进后的离差原理法在很宽的信噪比(＞6 dB)和较远的全息距离(~10 cm)均能稳定地找到合适的正则化参数。此外,由于该方法无须对全息声压进行平滑处理,其有效重建孔径和全息孔径相等。      

黏弹性吸声材料复弹性模量优化研究

针对黏弹性材料吸声效率问题,利用分层介质声传播理论和数值算法优化了不同物理条件下材料的复弹性模量。采用参数等效的方法分析了含气泡黏弹性材料的声学特性,并给出了此种材料优化后的弹性模量曲线。根据物理模型计算了一定边界条件下材料复弹性模量等吸声系数曲线,得到了几种背衬条件下黏弹性材料吸声系数大于0.8的弹性模量和损耗因子范围。研究表明调节黏弹性材料的复弹性模量可以有效提高材料的吸声性能,吸声系数大于0.8时其弹性模量和损耗因子范围在不同背衬条件下差异较大,发现一定厚度的钢背衬会降低调控复弹性模量的难度,对含气泡黏弹性材料的计算也可得到类似结果。      

弯管对末端带弹性障板充液管路辐射声能量的影响

基于声固耦合有限元方法建立了末端带弹性障板的充液管路数值模型,重点分析了不同激励下弯管对管口辐射声能量的影响.结果表明:弯管引入的高阶周向模式耦合使结构振动和流体声传播都发生明显改变,以致系统辐射声能量及主要能量贡献源也发生转移,并随激励方式和频率而不同.对本文管路模型,平面波激励下弯管系统在低频的结构辐射声能量明显增...     

面向目标的定向声辐射技术及其应用研究

面向目标的定向声辐射是指利用声源特性和阵列信号处理技术,将声波传送至目标方向或区域的声场控制方法。本文介绍了定向声辐射技术的原理和进展,重点阐述了普通扬声器阵列和参量阵扬声器这两种声源形式的理论、算法和应用研究。其中,针对扬声器阵列,主要分析了基于声能量对比度控制的声聚焦技术;针对参量阵扬声器,综述了利用非线性效应产生高指向性可听声的计算方法、信号预处理和应用等进展。面向目标的定向声辐射技术的研究对实现智能声场控制有着重要意义。     

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.      

利用质量流注入的流激孔腔噪声共振峰抑制

通过数值仿真揭示了开口前缘垂直注入质量流和前壁面平行注入质量流抑制流激孔腔噪声的机制,研究了多参数影响下脉动压力峰值降噪量和总降噪量随质量流注入速度的变化规律。开口前缘垂直注入质量流通过抬升剪切层,避免漩涡冲击开口后缘,抑制流激孔腔噪声脉动压力峰值;在一定范围内质量流注入速度越大,脉动压力峰值降噪量越大,但是低频部分引起的抬升也会越高,导致总降噪量先增大后减小;经优化后的峰值降噪量和总降噪量分别可以达到15 dB和9.5 dB。开口前壁面平行注入质量流则是通过加强开口处剪切层的稳定性,避免发生漩涡脱落,达到抑制流激孔腔噪声的目的;当质量流入口面积大于孔腔开口前壁面积2/3时,不仅可以显著降低流激孔腔噪声脉动压力的峰值,并且可以很好地抑制其它频段噪声的抬升;质量流注入速度为来流速度的0.5倍时,脉动压力峰值降噪量和总降噪量分别可以达到18 dB和15.4 dB。     

参量阵扬声器低复杂度单边带调制技术

调制技术决定了参量阵扬声器的性能。递归单边带调制由于失真小,所需带宽低等优点,被参量阵扬声器广泛采用。然而在递归单边带调制方法中,采样频率通常为超声载波的数倍,导致均衡滤波和希尔伯特滤波所需计算量较大。本文提出了一种新的参量阵扬声器调制技术。均衡滤波和希尔伯特滤波均在较低采样频率下进行;再通过升采样技术完成信号调制。实验表明,该方法可以在不降低系统性能情况下,减小实现所需计算量。      

改进粒子群算法的立体传声器阵列声成像系统阵形优化设计

提出改进的粒子群优化算法,获得波束方向图主瓣宽度和旁瓣级折中的优化立体阵形,避免基本实数粒子群算法仅采用旁瓣级或主瓣宽度一个性能指标优化而导致另一个性能指标恶化的问题,利用阵列视角限制进一步优化立体阵形并设计了声成像测量系统。改进的粒子群算法与基本粒子群算法仿真优化阵形比较表明改进粒子群算法设计的优化阵形在保持较窄的主瓣宽度的条件下具有较低的旁瓣级。阵列声成像测量系统的性能测量分析结果表明该系统的空间分辨率和旁瓣抑制能力与理论结果接近,验证了所提算法的有效性。      

激光测振有限元反演优化方法测量黏弹材料动态力学参数

基于非接触式光学测振和有限元反演对黏弹材料复模量的测量进行了理论和实验研究。针对反演精度受测点选择影响显著的问题进行了误差分析,推导了灵敏度矩阵的计算公式;得到了反演误差的计算方法;找出了影响反演精度的主要误差来源;通过测点优化,提高了泊松比测试精度。利用温频等效原理,在常压、变温条件下对橡胶样品进行了温频等效测量,实验研究表明,该系统可以以较少的温度台阶获得材料主曲线,反演结果与动态机械分析仪(DMA)测试结果误差在10%以内,进一步印证了反演系统的有效性。      

大气中一种低频次声波观测研究

分析大气中存在的一种低频次声波。利用宽频带次声测量传感器阵列组成的广域分布网络,对此种次声波进行了近5年不间断的检测。对所测次声信号的观察统计发现,它与自然事件密切相关。对这种信号波形、频谱、时频图及相关性进行分析进一步发现,该波通常以一组或间歇性多组形式出现,频率主要在0.001~0.02 Hz之间、幅度一般可达50~200 Pa。在2008年3月20日新疆于田地震、2008年5月12日四川汶川地震以及2009年10月29日陕甘川三省交界处的地震前,均检测到了大幅值的低频次声波。本文的分析结论对研究大气次声波的多样性及其与自然现象的关系提供了新的参考,对地震信息探测具有一定的实际意义。