室内声场公式

认为矩形室内声场的简正波解应加一代表直达声的项,以符合实际,并使简正波解应用更广。     

室内稳态声场

经典简正波理论把一声源在室内产生的声场表达为一系列简正波之和．实验测量结果常不能用这个理论解释,因此猜想简正波公式不是室内波动方程的全解,而只是其混响声部分,还应有一代表直达声的部分．在本文中从简正波理论推导的严格审查中,从室内声场的理论分析和实验测量中,证实了这个猜想,证明室内声场应包括直达声和固边界影响而形成的驻波（简正波）,并求得相应的表达式．     

复议室内稳态声场公式

对室内稳态声场问题进行了复议。证明摩尔斯简正波公式不是室内声场的严格解,推导方法有误。严格理论应该既包含波动方程的自由空间解(直达声)也包含驻波解(混响声场),后者由所有反射波组成室内可容许的波型(简正波解)。     

室内声场衰减过程的统计分析

封闭空间声场的衰减过程被看作是声波质点运动的随机过程。对不同平均参数（碰撞次数n和时间t）和不同平均方法（分贝平均和能量平均）进行了讨论。在对声波质点历程平稳性和各态历经性讨论的基础上,计算了平均自由路程Decay of sound field in an enclosure is regarded as a random process of sound particles. Different average parameters （the number of collisions n and the time t） and average methods （dB average and energy average） are discussed. The decay rate caculated by dB average method is always faster than by energy method. A statistical analysis model of sound decay is given. After discussion about initial state,stationary and ergodicity of sound particles,the mean free path and mean collision frequency are caculated. The relation 19871984-10-122022-08-0931210.15949/j.cnki.0371-0025.1987.03.004秦佑国. 室内声场衰减过程的统计分析[J]. 声学学报,1987,12(3): 182-192. DOI: 10.15949/j.cnki.0371-0025.1987.03.004QIN You-guo. STATISTICAL ANALYSIS OF DECAY OF SOUND FIELD IN AN ENCLOSURE[J]. ACTA ACUSTICA,1987,12(3): 182-192. DOI: 10.15949/j.cnki.0371-0025.1987.03.004182192https://www.jac.ac.cn/cn/article/doi/10.15949/j.cnki.0371-0025.1987.03.004https://www.jac.ac.cn/article/exportPdf?id=5bea3247-aaca-4aa6-9e09-a58c70c24addhttps://www.jac.ac.cn/fileSXXB/journal/article/sxxb/1987/3/     

室内声场的声像法计算机模拟

本文根据声像模型提出一适宜的算法。原则上,利用该算法能模拟符合简化条件的任意形状房间内某点与声源间的脉冲响应。并由此得出其它声学参数。脉冲响应模拟图样与现场实测图样较为吻合。此外,还就吸声材料分布及房间形状等因素对房间内某点声场的影响作了模拟运算。     

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。     

室内声场无网格数值算法性能影响因素分析

基于室内无网格数值算法的理论和实验研究,本文进一步利用控制变量法,结合计算效率对影响计算精度的因素进行了全面分析,包括节点、高斯点的分布方式及其密度,以及构造无网格形函数过程中的基函数类型、权函数类型,并通过对一类基准问题的大量数据实验获得了适用于小尺度封闭空间的最佳支持域半径范围。基于有关结论对一个实际机舱进行了建模分析,将声压级计算值与测量值对比,验证了这些结论的正确性。     

超声波和超声场

 声波是一种机械波,如果用频率来表征声波,并以人的感觉频率为分界线,可把声波划分为次声波(f<20Hz)可闻声波(20Hz≤f≤20kHz)及所谓超声波,它是指频率大于20kHz以上的声波。一般认为人耳所能听见频率的上限为20kHz。由于超声波的波长短,相同的振幅情况下,质点振动传递的能量就大得多,超声波在传播时就具有了与光传播时类似的特性,可以借助于光学的一些原理来研究它。计算表明,在液体中传播着超声波,其质点振动加速度的幅值可高达重力加速度的上百万倍!波长短的超声波的显著特征是方向性强,这样可用它采集信息,特别是材料内部的信息,因为超声波几乎能穿透任何材料。这对于某些其他辐射能量不能穿透的材料,超声波便显示出其独特的优越性。因之,超声波在工业、医疗等科技领域中有着重要的应用。     

声场控制技术及其应用

随着多功能厅堂的发展和数字信号处理技术及其电声硬件设备的迅速进步,引入电声设备以支援和控制厅堂的声场或音质,即所谓声场控制(Active Field Control),是近年来厅堂音质设计中的一个引入注目的发展动向.本文阐述有关声场控制技术的原理、分类和特性,并介绍它们的典型的应用实例.     

声场中的驻波模拟

本文以惠威中国消音室为案例,研究了三维长方体空间内驻波方程及对应空间的频率条件,用Matlab模拟驻波图样并计算出人的听觉范围内所有能产生驻波的频率值,为室内声学和虚拟声学研究提供了参考指标.     

平面辐射器的声场

本文讨论了垂直放置于分层介质中的平面辐射器所产生的声场。计算表明:平面辐射器的声场,可由某一线性微分算符作用于球面点源的解而得到,而且此线性算符与辐射器在均匀空间中的指向系数相联系,本文对分层介质中的简正波进行了讨论。对于具有水平对称轴的平面辐射器,当距离足够远时,其每一号简正波等于指向系数乘上相应球面点源的简正波;平面辐射器的简正波在水平方向具有确定的指向性。     

圆柱腔低频声场的球谐函数分解及声场再现

针对圆柱腔低频声场的球谐函数分解,提出了基于移动式球形传声器阵列(简称球阵)测量的空间域直接求解法。利用空间域测量数据,在压缩感知(Compressive Sensing,CS)理论框架下通过一次线性方程组求解,获得整体坐标系下的声场展开系数。首先讨论了感知矩阵的列相关性,比较不同球阵形式及球面采样点数目,不同球谐函数截断阶数以及空间测量位置等的影响。随后在飞机舱室模型内利用文中提出的方法求解声场展开系数,再现腔内水平面的声压分布,并与传统球坐标变换方法做比较。实验结果表明,利用空间域直接求解法,通过球面随机挑选10个采样点的刚性球阵在声腔3个位置进行声场测量,不仅能够有效求解声场展开系数,而且声场再现精度更高,同时计算效率也显著提高。     

声场的计算机模拟

本文首先评述两种主要的计算机模拟方法:Monte Carlo法和声线法;然后用本文发展的扩散反射声线法研究房间形状、吸声器分布以及吸声系数对混响的影响;最后以一个模拟教室为例,计算其混响时间,前80ms反射声的方向分布等声场参数,说明计算机模拟在房间声学中的应用。     

室内声场简正波法的数值计算方法和混响场中声强测量的误差

简正波法是求解室内声场的一种较准确的数值计算方法,准确度由所取级数的项数而定,本文详细讨论了数值计算方法、级数的收敛性,并以图线来表明在声源点级数的发散及在声源附近计算的困难,本文还讨论声强测量的理论误差,用一般声强计在混响场中测量声强,误差是很大的,以致所得结果完全不可信任,如将传声器易位、前后两次测得的声强取平均,测量误差就可大大减小,若能采用精密仪器,使两个通道的相位差小于0.05°,则测量结果的统计误差可控制在合理范围内。     

混响环境下目标声场稀疏分解多域声场重放方法

对于封闭空间内的声场重放,传统的多点声压匹配方法 (Cov-PM)依据在目标声场测得的声压直接使用最小二乘来计算扬声器权重。然而这种方法要求较多的目标声场采样点以实现足够的精度。对于一类特殊的声场景,也就是目标声场是由少量声源辐射产生时,提出一种对目标声场稀疏分解的方法来进行混响环境下多域声场重放以降低对目标声场采样数量的要求。该文给出基于目标声场等效源稀疏分解多域重放方法(Sparse-ESM)理论推导,通过数值计算以及实验测试两种方式对比所提方法与最小二乘等效源分解方法以及Cov-PM的声场重放性能。数值结果表明,在600 Hz以上的频段,Sparse-ESM方法的重放误差性能提升明显。实验结果也得出了与数值计算相同的结论。同时,还通过数值计算和实验测试两种方法证明了当目标声场声源方向波动时,Sparse-ESM仍然可以保持与其余两类方法相近的声对比度,并且实现较高的亮区重放精度。     

声场中负声强探讨

本文在分析声场声能量分布的基础上,应用声线的概念,由此对声场中的负声强作出了几何解释。并根据有功声强的有旋性质,揭示了声场中产生负声强的机理。产生负声强的振源为有功声强的有旋分量。     

浅海声场的角度分布

分层介质中简谐点源的声场具有确定的角度分布。应用射线理论虽然也可计算给定接收点声场的角度分布,但是它不能反映重要的信号参数——频率对声场角度分布的影响,此外射线理论还无法计算影区中的声场。本文应用简正波理论讨论分层介质中声场的角度分布,获得了声场角度分布的一般表达式,以及定向接收时的声场衰减规律。所得结果可以应用到射线声学影区,并且反映了声场随频率的变化。当研究水声信道和信号在其中的检测效果时,利用本文的结果可以选择最佳的接收方向。对于选取的介质模型进行了数值计算,分析和讨论了所得结果。     

半消声室声场的研究

本文运用作者以前提出的消声室声场的计算公式,算出了点声源在半消声室内声场的解。其结果与声源离地面的高度有明显关系。从而定量地指出了鉴定半消声室时所知的声场与测试机器时的实际声场的区别,特别是纯青的声场,这种区别与人们以前的预想相差甚大。     

自聚焦换能器的声场研究

高强度聚焦超声（HIFU）治疗局部肿瘤是一项无创伤的新技术,有着很好的应用前景,因此对其声场的研究是有实际的价值的。对声场的研究不仅有利于换能器的设计,提高治疗的效果;而且有助声场测量方案的设计,提高对治疗超声剂量的安全保证。本文采用时域有限差分法研究了自聚焦换能器的声场,分别对简谐波,脉冲波进行了研究。比较清楚地看出在焦区的声场可以认为是平面波,这对光纤端面法声场测量提供了有力的支持。     

柱体散射的声场显示

本文应用Schlieren显示方法,对有限长圆柱体在单一液体及有分层界面的两液层中声波垂直入射和斜入射的回波结构以及界面对回波结构的影响作了实验研究,实验用图象显示了影区内不连续处产生的回波,我们利用这一结果,成功地描绘了螺旋表面波的轨迹,从而实现了应用Schlieren法来阐明三维声场的途径,避免了需要用庞大设备和复杂运算的三维显示技术。