水下大功率电磁式脉冲声源设计与研究

建立了大功率电磁式脉冲换能器的时变振动数学模型,利用有限差分方法得到了该模型的数值解。分析了声源的电磁参数和物理结构对辐射声压大小的影响,确定了最优的参数。设计和制作了电磁式脉冲声源,进行了性能测试。结果表明,电容充电6 kV情况下距离换能器1 m处峰值声压226 dB,中心频率25 kHz,与模型结果(峰值声压225 dB,中心频率24.5 kHz)吻合较好。进而证明了本文提出的时变振动模型可以为设计和优化大功率电磁式脉冲声源提供理论指导。      

渐变截面热声波导管内的声流解析模型

建立了二维渐变截面热声波导管内的声流模型,分别考虑了封闭直管和环形回路两种不同结构,获得了更为普适的解析结果。封闭直管结构的声流结果可应用于任意宽度的波导管,环路结构的结果考虑了渐变截面管段宽度远大于热、黏穿透深度的情形。研究结果表明,渐变截面热声波导管内的声流主要受声场结构、截面变化及轴向时均温度分布的影响,在其它参量不变时声流量值及分布随波导管特征尺度的不同而变化。该解析模型可应用于热声及其它物理背景下的声流分析。      

基于遗传算法的五模材料分层优化*

由于超材料的微结构尺度不能忽略,利用超材料微结构所集成的器件等效参数不是连续分布的,而是呈离散分布的。因此在利用超材料设计声学器件的过程中,需要对器件进行分层离散化,而分层方案的选取往往会影响器件的工作效果。该文基于五模材料水下隐身衣的设计理论,提出了一种基于遗传算法的五模材料隐身衣分层优化策略,并分别对优化前和优化后的分层隐身衣做了声学仿真。仿真结果表明采用优化策略后,隐身衣背景声场的散射能量和反射能量均有大幅度降低,并且对窄带探测信号和宽带探测信号均有较好的隐身效果,因此该分层优化策略能够显著提升隐身衣的隐身效果。该文所提出的分层优化策略为提升五模材料隐身衣性能提供了理论支持,并可以进一步推广至其他超材料器件的微结构设计中。     

一种抗干扰变电站1/3倍频程噪声测量方法*

针对变电站噪声测量容易受外界干扰的问题,提出了一种抗干扰变电站噪声测量系统实现方法,利用最小值控制递归平均算法实时估计每个时频点变电站噪声存在概率,再综合成每个1/3倍频程中外界干扰信号存在概率;对干扰信号存在的1/3倍频程,不进行1/3倍频程噪声更新,从而避免外界干扰信号对变电站噪声测量的影响。仿真结果证明,该方法可以有效减小瞬态干扰对变电站噪声的影响。     

高速列车噪声与速度关系变化分析

随着高速列车运行速度的提升,高速列车内部噪声过高的问题日益突出,识别高速列车在高速运行时主要噪声来源对减振降噪非常重要。本文针对我国高速列车CRH380B型车,在多工况的实车运行状态下进行噪声振动测试研究,并利用速度指数拟合进行计算。得到了我国CRH380B型高速列车不同的噪声随速度指数变化的规律和车内车外的过渡速度区。该结果能够对高速列车噪声来源识别提供参考,为高速列车的车厢内部低噪声设计提供依据。     

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。     

基于传感器网络的广域噪声监测技术

设计了一种针对城市环境噪声的广域噪声传感器网络系统,采用微型前置放大器和数字化网络采集仪组成检测系统,完成噪声信号的接收和采集,并通过软件设计完成采集的噪声信号存储、分析、显示及处理,实现了对噪声分布的图像化展示。     

偏度最大化多通道逆滤波语音去混响研究*

房间混响会降低语音质量和语音可懂度。高阶统计量是衡量非高斯性的重要参量,基于语音非高斯特性可实现语音去混响。本文提出一种基于高阶统计量的多通道语音去混响方法,该方法首次用多通道语音信号线性预测残差的三阶统计量偏度（Skewness）构造代价函数,以去混响重建信号线性预测残差的偏度最大化为目标自适应地更新逆滤波器;同时结合语音信号的产生模型,提出基于偏度准则的线性预测与房间脉冲响应逆滤波联合估计方法,进一步提高去混响算法性能。实验结果表明,该方法相较于已有的基于线性预测残差四阶统计量峰度（Kurtosis）的方法具有更好的去混响效果,且对噪声具有更强的鲁棒性。     

等截面消声管道传递损失计算的简化方法

本文提出了等截面消声管道传递损失计算的简化方法，方法利用消声管道截面形式的特点，将三维声学计算问题简化为二维问题，消声管道的传递损失可以表示为与轴向波数有关的表达式，轴向波数可以通过计算截面的特征值得到。对于规则截面结构，使用传递矩阵法计算特征值；复杂非规则截面的特征值使用二维有限元方法得到，进而可以计算消声管道的传递损失。仿真结果与文献中的数值方法及实验值在较宽的频率范围内吻合较好，说明了方法的正确性，此外，该方法可以考虑均匀流对消声管道声学性能的影响。方法的计算效率高，对消声管道的前期优化设计具有实际意义。     

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。