海底表层声场垂直衰减分析

声波在海底中的传播衰减规律是海洋声学中值得研究的课题。根据简正波理论推导了高声速海底表层声场垂直衰减系数的解析表达式,并给出了其理论上限。数值仿真与实验研究表明:对液态海底模型,海底表层声场垂直衰减系数与声波频率基本呈正比;对于特定频率,海水-海底声速比是影响垂直衰减系数的最主要因素,比值越小垂直衰减系数越大;对于斜率较大的楔形海底地形,且声源在深水区、接收点在浅水区的情形,垂直衰减系数会大大小于其理论上限。      

微穿孔板和小孔喷注——马大猷教授对声学的特殊贡献

微穿孔板吸声体是马大猷教授提出的一项特殊的设计技术,自上世纪80年代以来被广泛地应用在音质处理和噪声控制中。微穿孔板吸声体是一种无纤维的宽带吸声材料,它不仅能够应用在传统的建筑声学和噪声控制等领域中,更有意义的是它适用于高温、高速气流、高洁净、需要透明采光等一些极端条件下。当微穿孔板后面有一定的空腔时,它可以在低频的几个频程内具有很高的吸声系数。在喷注噪声控制理论方面,马教授根据小孔喷注噪声与其压力和直径的关系,根据人的听觉生理和心理特性,提出了在气流或者蒸汽出口的颈部处设计合适的小孔结构,可以大大减少气流噪声对人的干扰作用可听声频段内的声辐射,降噪量一般来说可以达到20~60 dBA的降噪量。这就是小孔喷注理论。本文回顾了马大猷教授在他学术生涯第二个春天里结出的这两颗硕果——微穿孔板和小孔喷注,关于微穿孔板在声场和声源噪声控制中的声学特性理论,主要回顾和讨论了微穿孔板结构的研究进展及其在噪声控制中的实际应用,以及小孔喷注噪声的主要能量转移到超声波频段内的物理概念,这一概念对现代喷注噪声控制的发展依然具有重要意义。      

载人潜水器“蛟龙”号的水声通信信号处理

蛟龙号的水声通信机实现了世界上首次7000 m深度的潜器与母船间的图像、语音、数据和文字的水声通信传输。研究了适用于载人潜水器的水声通信信号处理。(1)它有4种通信功能:1)相干水声通信,传输速率为5~15 kbps,用于传输图像;2)非相干水声通信,传输速率300 bps,传输文字、指令和数据;3)扩频水声通信,传输速率16 bps,传输指令;4)水声语音通信,采用单边带调制技术传输语音。(2)相干水声通信信号处理方法主要是自适应多普勒补偿的多通道自优化判决反馈自适应均衡器,它与Turbo码级联工作,同时采用定长编码的小波图像压缩方法。(3)声呐线阵吊放至水中一定深度,实现空间分集合并技术。(4)太平洋水域试验表明,水声通信机的作用距离几乎覆盖了所有地球海洋的深度,7s或14s传输一幅光图或声图。      

极点配置法弹性平板有源隔声系统优化

对混响声场中的弹性平板有源隔声系统进行优化。根据激励频率范围确定受控模态阶次,在模态空间中建立系统降阶方程,基于极点配置方法,采用分布式系统增加受控模态的阻尼,降低低频共振声传输。同时设计模态滤波器,为控制器提供所需的状态信息。为提高控制效能,本文对传感器和作动器布放位置进行优化,尝试不同极点配置方案,并对耦合控制与独立模态控制方法的隔声效果进行比较。仿真结果显示,极点配置法有源隔声可以有效降低共振声传输,优化布放和独立模态控制方式下,控制力明显降低。优化后的有源隔声系统效能有所提升。      

水下连续波有源探测的回波检测算法

研究线性调频连续波在水下探测中的信号模型、回波信号的检测和目标参数估计方法,通过分析回波信号与发射信号间的差拍信号,提出差拍-分数阶傅里叶变换结构的处理算法。为了减少分数阶傅里叶变换二维搜索时的计算量,首先使用Radon-Ambiguity变换估计差拍信号的调频斜率,再做相应阶次的分数阶傅里叶变换。数值仿真说明提出的算法能够有效消除线性调频连续波的距离-速度耦合现象,准确估计目标参数。通过湖上试验比较线性调频脉冲信号和线性调频连续波的处理增益,提出的算法处理的连续波比匹配滤波方法处理的脉冲信号处理增益大13 dB。研究结果表明该算法在连续波水下探测中可行有效,不仅能够准确估计目标参数,还具有良好的检测性能。      

高山仰止,四海闻之——贺马大猷先生九十五岁华诞

<正>2010年3月1日,是国际著名声学家、我国现代声学事业的开创者和奠基者之一、中国科学院资深院士、中国科学院声学研究所研究员、《声学学报》主编马大猷先生95岁华诞,为此,《声学学报》编辑部从先生的部分学生和同事中征集了声学基础和声学应用基础研究方面有代表性的研究论文,专辑出版,以     

一种基于声相似律的旋转流体机械噪声声源分离方法

针对管道系统中的流体机械发声问题,提出了一种声源函数与声响应函数的频谱分离方法。该方法以声相似律为基础,分别采用最小均方值多重线性回归方法和高斯滤波获得声源函数和声响应函数。通过算例验证了该方法的有效性,辨识得到的声源函数和声响应函数的相对误差均远小于现有方法。利用该方法分析了自由空间和带管道两种安装条件下轴流风扇的辐射噪声,辨识得到了相应的声源函数、声响应函数和叶尖速度律指数,并对风扇的主要噪声成分进行了分析。      

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。      

汉语背景下开放式办公室声环境的评价研究

通过对北京4个开放式办公室的声环境特性测试以及一系列现场问卷调查,研究了对汉语背景下开放式办公室声环境评价的特点及其与客观声学参数之间的关系。分析发现:汉语背景下人们对声环境的关注程度仅次于光线,并对语言私密性有一定的要求;声环境评价与办公室的工作性质有关,但均在“不好不坏”和“糟糕”之间;声环境评价与背景噪声L_Aeq和L₁₀显著相关,采用混响时间作为单一指标来评价声环境的方法存在明显不足;当减少语言传输指数STI时,可以同时提高语言私密度和改善声环境;声环境认知、声响大小的敏感度、情绪和疲劳等主观因素对声环境评价具有显著性影响,而工作注意力集中程度、每天工作时间、年龄、收入、职位等则影响不显著。      

基于噪声谱结构特性的谱减法

提出了基于噪声谱结构特性的谱减法,在不增加语音失真的情况下,抑制传统谱减法的“音乐噪声”。首先,依据噪声谱结构特性在频带间自适应平滑周期图,减小谱估计方差的同时,避免噪声非连续谱的能量泄露;其次,依据噪声谱的结构特性,对增益函数进行自适应调整以更有效的抑制有调噪声。测试结果表明,不论对宽带噪声还是对窄带噪声,本文算法在信噪比提高和噪声抑制量等客观评价指标上都明显优于传统谱减法。非正式主观测听进一步验证了本文算法的有效性。