双全息面分离声场技术及其在声全息中的应用

提出双全息面分离声场技术,克服以往近场声全息(NAH)和基于声强测量的宽带声全息(BAHIM)的应用局限。以往方法的局限在于:全息面一侧的声场必须是自由声场,即要求所有的声源仅能位于全息面的另一侧;而在实际测量的情况下,这个要求是很难达到的。本文提出的声场分离技术利用波场的外推理论,建立起在波数域声场分离的公式,然后通过二维Fourier逆变换,便得到了全息面一侧声源产生的声压,从而达到声场分离的目的。原理的推导理论上论证该技术正确性,数值仿真显示了方法的可行性和有效性。     

扫描声强法确定噪声源声功率数学模型

建立了扫描声强法确定噪声源声功率的数学模型。在假定扫描速度恒定,稳态噪声源的前提下,对实际常用的测量面(矩形,园片,半球面)上的简单扫描路径进行了分析,结果表明,扫描法测量声功率的精度在很大程度上取决于扫描路径的确定,沿一些简单的路线能够获得精确的声功率结果。     

双全息面声场分离技术的实验研究

研制出一套多通道的声全息测量与分析系统,将其应用于对双全息面声场分离技术的验证。在对该技术进行误差分析的基础上,给出了相应的提高分离声场精度办法。利用研制的全息系统对存在背景干扰的目标声源进行双全息面测量和分析,实验结果表明:双全息面分离声场技术能够有效地抑制背景声源对全息重建结果的影响,从而可以正确地重建声场和识别噪声源。     

基于波束形成缩放声强的声源局部声功率计算

基于波束形成法识别噪声源时,为计算主要噪声源的辐射声功率,给出了基于平面波模型的声强缩放方法,模拟计算了单极子点声源局部声功率的计算误差,结果显示:当阵列平面与声源计算平面间距离等于阵列直径时,基于波束形成缩放声强计算的声功率误差仅略高于0.1 dB。为克服旁瓣干扰,给出了具有一定动态范围的声源计算平面积分法,模拟计算了单极子点声源的局部声功率,结果表明:该积分法的计算值与主瓣区域积分法的计算值近似相等,均约等于理论声功率。进一步,波束形成法与声强法的对比算例试验验证了基于波束形成缩放声强计算声源局部声功率方法的有效性。     

选择声强法用于强背景噪声下声源识别

选择声强法是一种新的测试方法,它集中了传统声强法和偏相干方法的优点,可以在声源间存在相干和高背景噪声的情况下,进行声源辐射声强的识别.本文首先论述了选择声强法的理论,并在多输入、双输出的频域模型基础上,讨论了如何利用选择声强法将声强矢量分解为与各噪声源有关的分量,然后结合在强背景噪声下扬声器辐射声强的区分实验,给出了此方法在实际应用中可能遇到的一些问题以及相应的解决办法.     

水声声强测量分析系统及其在水下噪声鉴别中的应用

本文将空气中能形成测量分析系统的声强测量技术引入到水介质中，建立了一套水声声强测量分析系统，讨论了此套水声声强测量分析系统的硬，软件组成及特征，实验验证了本系统的可靠性，利用此声强分析系统对水下双噪声源的近场作了平面扫描测量，可以定位和鉴别这两个噪声源。     

阵列式双水听器平面扫描声强分布测量和声功率计算实验研究

根据双水听器法测量声强的基本原理，本文提出了基阵在湖中的布放及测量声强分布的实施步骤。通过对试验数据的处理与分析，给出了声强分布的三维力和等值曲线图，并利用扫描平面上的声强分布。计算出声源辐射的声功率。实验表明，本文提出的用列阵式双水听器声强测量系统，作平面扫描测量声强分布的方案是合理的；利用所测得的双平面近场声强分布来计算源的辐射也是可行的。     

声场分布中的负向声强

本文讨论了相距很近的两个点声源的声强分布,发现位于声源之上的平面法向声强在某些区域为负向声强。对纸盆扬声器声场的实测结果也显示出与理论计算相符的负向声强。本文的理论计算及实际测量结果对负向声强的传统解释增加了新的内容。     

测定声源声功率级的新方法——正声强测量法

本文通过对一般环境中声强场特性的研究分析,提出了一种测量噪声源声功率级的新方法——正声强测量法(PSIM).与国际标准草案ISO/DP 9614《声学:噪声源声功率级的测定方法——声强法》中的方法相比,正声强法对声场坏境要求较低,判别条件简单,省时,易推广.因此用正声强方法在现场测量机器辐射声功率很适合在工程测量中应用.文章给出了正声强测量方法的原理和初步测试结果.结果是令人满意的.     

双水听器水声声强测量系统的误差分析和校准

基于双水听器互谱测量法,研制的水声声强测量设备可用于测量水下声源产生的声场中任意点的声强量值或任意面上的声强量值分布。根据双水听器测量声强法原理进行了误差分析,提出了该双水听器声强测量系统的校准方法。对系统测量水声声强量值的不确定度进行了估计并进行了实验验证。验证表明,理论分析评定与实测结果一致。     

室内脉冲声场中声强的测量研究

采用多次重复发射的声源配合装置在缓慢转动平台上的接收传声器所组成的测量系统(简称为RRS),它等效于多个完全匹配的传声器组成的圆型阵列。文中着重阐述了借助此技术测量房间内脉冲声场中声强的时间与空间分布特性。阐明了以RRS测量入射脉冲声强的理论基础,分别对离散的脉冲声场及扩散声场提出了测量声强的定量关系式,对实验结果及应用作了分析与讨论。     

浅海舰船噪声声强流的垂直方向性

浅海环境中,确定性声源的多途声信号干涉使得接收点处声强流的方向发生改变,不再与声源位置处的声强流方向一致。只测量声场的标量声强时,无法得到接收点处声强流的垂直方向性,而基于简正波矢量场建模和仿真,可获得理想条件下宽带点声源激发声场声强流的垂直方向性。本文采用单矢量水听器进行海上实验,获得了海洋环境噪声和干扰条件下舰船噪声声强流的垂直方向性。仿真和实验结果表明:远场条件下,浅海干涉现象引起接收点处声强流的方向(极角)随频率和距离变化,其时间-频率分布呈现与LOFAR谱干涉条纹相似的条纹,声强流的极角值主要分布在70?～110?范围内。     

线阵波束形成声强缩放方法估算声源的辐射声功率

为了解决波束形成声源识别过程中声源辐射声功率定量计算的问题,给出了阵型简洁、便于组合的线阵声强缩放模型。通过推导线阵的声强缩放系数,建立起线阵波束输出结果与声源辐射声功率之间的换算关系。无论是线阵还是平面阵的声强缩放方法,对于偏离阵列中心位置较远处的声源进行辐射声功率估算时都存在较为明显的误差。通过理论推导和仿真模拟计算,研究了同一单极子点声源在不同位置处的声功率估算偏差随频率、幅度的变化规律,发现该估算偏差只与声源偏离位置有关,而与声源自身的强度信息无关的结论,据此给出了相应的声功率估算修正方法。半消声室实验结果和声压法测量结果对比表明:修正后的线阵声强缩放方法用于中高频声源的辐射声功率计算时,单频声源的估算误差不超过1.0 dB,宽带声源的估算误差不超过1.8 dB。     

柴油机噪声源识别的实验研究

本文介绍为了对柴油机本身做降噪改进设计而在实验室进行的噪声源识别实验研究。采用铅包覆法和国际上近年来发展的声强法两种方法。在铅包覆法实验中柴油机全部包覆后整机噪声级下降13.8dB(A)。声强法中应用一般的双通道FFT分析仪和通用微机,经接口组成测量分析系统。两种方法所得结果基本相符,而声强法的特点是简便易行,更利于在研究开发和工程中推广应用。     

基于SONAH的水平轴风力机风轮噪声源识别

将统计最优近场声全息(SONAH)技术运用于小型水平轴风力机风轮噪声源识别中,采用近场声全息技术以弥补远场波束形成技术对低频段声源识别精度低的缺点。利用BK公司的60通道圆形声阵列对运行中的水平轴风力机在不同工况下进行声场信息采集分析,分析了噪声总声功率级的分布特征以及噪声源位置的分布规律。分析结果表明:风轮旋转时,以200 Hz以下的旋转噪声为主导,噪声源能量最大区域主要集中在叶片中部(r/R=0.5附近),并随着频率的增大,声源沿旋转面径向方向由叶片中部逐渐向叶尖分散。     

利用声全息方法识别噪声源问题中声源幅值修正的研究

针对利用声全息方法识别噪声源过程中重建声源幅值偏差的问题,分析了偏差产生的原因,井针对点声源的情况提出了一种修正算法。仿真计算和汽车的测量实验证明,采用修正算法后,重建声源幅值的相对大小与实际情况更为接近。     

基于声压-质点速度声强探头的材料吸声系数的测量

通过由一个声压换能器和一个质点速度换能器所构成的传感器(p-u声强探头)同时测量材料表面附近的声压和质点振动速度,可直接得到其声学阻抗,进而得到材料的反射因子、吸声系数。本文利用一个p-u探头声强测量系统,在半消声室内测量了三聚氰胺泡沫的吸声系数,分析了声源高度和入射角度、材料样本尺寸和厚度对吸声系数测量的影响,并和阻抗管中测量得到的法向吸声系数进行了对比。最后分析了声阻抗率的幅值和相位误差对吸声系数的影响,推导了它们的误差传递公式。     

混响室内声源的声功率输出及声强分布

本文讨论了混响室内的声强分布,指出混响室内声强分布与自由场一样,对点声源服从平方反比律。对混响室及消声室的声压及声强随时间的起伏作了初步摸索,得到了几条实验规律,指出声强起伏比声压起伏更大。采用声强测量方法对同-声源在消声室及混响室内的声功率输出作了测量,说明声源的声功率输出是随环境变化的声学量,在混响室内声源的低频发射要比消声室内的发射要低。     

便携式声强测量装置

本文报道了利用压强梯度法原理构成的便携式声强测量装置,该装置既能测量声强,也能测量声压的真有效值,还可以测量质点振动速度的真有效值,它是一种可以对声场的能量密度和能流密度进行综合分析的新型装置,为噪声分析,声功率测量和声源鉴别等项工作提供了一种新型测试手段。该装置能在100主5000Hz的频率范围内进行可靠的测量,使用方法简单,操作方便。     

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。