循环平稳声场的声源定位研究

旋转机械产生的辐射声场具有循环平稳特性,传统的平面近场声全息技术无法准确反映其调制特性,往往在边频带上出现虚假的能量的分布.采用循环谱密度取代功率谱密度作为重建物理量,则可准确提取循环平稳声场的调制和载波信息.考虑到循环谱密度的计算量以及特征提取的准确性,提出了循环谱密度组合切片分析法,并分析了加性白噪声对重建的影响.仿真分析及实验结果表明,此方法有较强的噪声抑制能力,全息重建的结果可准确反映声源的位置.     

循环平稳声场近场声全息理论与实验研究

提出一种用于分析循环平稳声场的近场声全息技术。此类声场信号的调制现象非常严重,频谱上存在着明显的边频带,由于无法有效地分离调制和载波信息,以往近场声全息技术的全息图会在边频带处出现虚假的能量。本技术用二阶循环统计量理论代替传统的傅里叶分析,并以声压的谱相关密度函数取代其频谱及功率谱密度做为重建物理量。由于谱相关密度函数可以对循环平稳信号进行解调处理,使得该技术的全息图上不会因为边频带的存在出现虚假能量。仿真分析及实验研究表明,本技术可以更准确地提取循环平稳声场的调制和载波信息。     

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。     

声场简正波分解算法及其适应性

采用海洋声学数据库(OALIB)提供的多种模拟测试数据和新西兰Hudson海峡实验数据,全面地考察了声场简正波分解迭代算法的能力,包括抗白色噪声和有色噪声的能力、环境参数失配时的宽容度以及能否检测和跟踪实际声源目标。同时,针对该算法的特点,在低信噪比条件下,讨论不同阵型的短垂直阵和稀阵元垂直阵的定位性能。值得庆幸的是,算法顺利地经受了考验。     

适用于循环平稳声场的基于波叠加法的近场声全息技术

在原有的平面循环平稳近场声全息基础上，提出一种基于波叠加法的循环平稳近场声全息技术，可以对具有复杂表面的声源进行全息重建，重建的声源表面声压谱相关密度函数能反映出调制信号的信息.声源表面声压谱相关密度函数全息图形象地反映了调制信号在表面的强弱分布情况，可由此确定调制信号源的产生位置.仿真分析和实验验证表明，基于波叠加法的循环平稳近场声全息技术可以更准确地反映循环平稳声场的调制特性.该方法继承了波叠加法的优点，无需计算边界奇异积分，计算效率高、精度好.     

适用于循环平稳声场的基于波叠加法的近场声全息技术

在原有的平面循环平稳近场声全息基础上,提出一种基于波叠加法的循环平稳近场声全息技术,可以对具有复杂表面的声源进行全息重建,重建的声源表面声压谱相关密度函数能反映出调制信号的信息.声源表面声压谱相关密度函数全息图形象地反映了调制信号在表面的强弱分布情况,可由此确定调制信号源的产生位置.仿真分析和实验验证表明,基于波叠加法的循环平稳近场声全息技术可以更准确地反映循环平稳声场的调制特性.该方法继承了波叠加法的优点,无需计算边界奇异积分,计算效率高、精度好. 关键词： 近场声全息 循环平稳信号 波叠加     

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。     

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。     

有限长线声源斜面声场分析

为了进一步研究有限长线声源的声场特性,完善有限长线声源声场理论,建立了有限长线声源斜面声场的模型,提出了其理论计算方法。基于仿真结果和数据分析,探讨并得到了有限长线声源斜面声场特性的三个参数与斜面声场特性之间的关系。通过调整斜面倾角α、交点的位置r0以及有限长线声源的长度L,可以有效改善斜面声场的分布。     

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．     

Steady-state sound field in enclosures

The classical normal-mode theory expresses the steady-state soundfield in an enclosure produced by a sound source as a series of normal modes ofvibration.Experimental facts are not often explained by this theory,and it wasconjectured that the normal-mode expression is not the complete solution ofthe wave equation in the enclosure,but only the reverberant part of it,and thereshould be an additional term representing the direct spherical radiation to makethe solution complete.The problem is examined by critically reviewing the de-rivation of the normal-mode expression,and by theoretical analysis of thesteady-state sound field in the room and experimental measurements therein.The conjecture is thus confirmed,and it is definitely shown that the sound fieldshould contain the direct wave as well as the standing waves(normal modes)formed by the confinement of the boundary surfaces.Relevant mathematicalexpressions are derived.     

HELS法在循环平稳声场全息重建中的理论与实验研究

Helmholtz 方程最小二乘法利用一组球面波基函数拟合声源产生的声场,根据重建和实际声压的误差最小原则,利用最小二乘法确定基函数展开的项数以及对应的权重系数,该方法具有计算效率高和需要测点少的优点,在实际工程中有很大的实用性.Helmholtz 方程最小二乘法和其他近场声全息方法一样都是针对平稳声场,对非平稳声场的分析很少.对于实际工程中经常遇到的一类特殊非平稳声场——循环平稳声场,现有的技术多以单通道信号分析为主,其高阶统计量在故障诊断领域应用较广.分析了循环平稳声场中Helmholtz方程最小二乘 关键词： 声全息 循环平稳 Helmholtz 方程 球面波     

Partial information decomposition as a spatiotemporal filter

Understanding the mechanisms of distributed computation in cellular automata requires techniques for characterizing the emergent structures that underlie information processing in such systems. Recently, techniques from information theory have been brought to bear on this problem. Building on this work, we utilize the new technique of partial information decomposition to show that previous information-theoretic measures can confound distinct sources of information. We then propose a new set of filters and demonstrate that they more cleanly separate out the background domains, particles, and collisions that are typically associated with information storage, transfer, and modification in cellular automata.     

声场作用下两空化泡相互作用的研究

建立了声场作用下两空化泡泡壁的运动方程,得出了双空化泡的共振频率,振动半径及空化噪声声压．由频率方程,振动半径和声压方程可以看出两气泡的运动情况与单气泡的运动情况有着明显的不同．共振频率,共振振幅及声压与两气泡之间的间距有关．在一定的简化条件下,运用MATLAB语言对共振频率,共振振幅及空化噪声声压进行了数值求解,发现共振频率和共振振幅随空泡间距的增大而增大,空化噪声声压随距离增大先增大后减小． 关键词： 超声 空化 频率 声压     

Three dimensional active sound field cancellation

In this paper, a novel method for Three dimensional active sound field cancellation is proposed. The optimum sound cancellations in different situations may be obtained. An array whose elements lie on a set of rings placed on the surface of a scattering object is considered as the device. It is quite possible to cancel the scattered sound field to any arbitrary level over either the whole space or a partial area of interest, as long as the number of the array elements is sufficient.     

论室内声场

室内声场的经典理论中只有简正波(混响声)而缺乏直达声,这不符合实际。实际上声源具有二重作用,或说声源的作用有两项功能。一是声源按自由空间辐射声波,只要不遇到室的墙壁、边界,就不会改变。自由辐射达到任一边界后,就逐渐失去其球面波的特性,成为被反射为壁面上的一系列小波,时间、空间、方向都是无规分布,但是小波的来源都可推到声源上,这是第二功能。这些小波继续传播、反射,最后形成室内允许的驻波,这些就是简正波了。所以声源既是直达声波的声源,又是室内驻波的声源。据此可改正室内声波方程,解出室内声场,包括直达声波和简正波,并求得直达声和混响声的关系。声衰变过程的特性。声衰变中,稳态声中的直达声不会立刻停止,其后果值得注意。     

平面环绕声场的研究

本文应用了环绕声场重发中的声像定位公式,普遍地探讨了(包括左、右对称和不对称)二个传输通路的矩阵型立体声系统。证明了它们重发时都不可能获得一个无声像位置畸变的平面环绕声场,因而肯定了一切4-2-4矩阵型立体声系统都不是完美的平面环绕声系统。
文中也指出采用三个传输通路的立体声系统能够在重发时产生无声像位置畸变的平面环绕声场,着重指出,三个独立传输信号的形式不是唯一的,给出了任意两组独立传输信号和所对应的两个不同的译码矩阵的变换关系。文中最后指出了选择独立传输信号形式时所应注意的问题。     

Spatial-temporal correlation of a diffuse sound field

The spatial correlation function of the sound in a diffuse field is a quantity widely used in many reverbrant room acoustic applications. Although results for the spatial and temporal correlation for pure-tone and band-limited diffuse fields have already been developed, these have not been generalized for other signal types. This work presents a generalized derivation of the diffuse field spatial-temporal correlation which can be used for stationary random signals with given power spectral density. It is shown that the spatial-temporal correlation depends entirely on the temporal correlation of the signal exiting the diffuse field, or alternatively on its power spectral density. A simulation using the plane wave model is presented for tonal and broadband diffuse sound fields.     

台风风场分解

为了对台风流场的复杂结构进行研究，采用二次变分方法对台风风场进行分解.首先，将台风的流场分解成最大的、不对称的涡旋流场和无旋流场；然后将不对称的涡旋流场分解成最大的对称涡旋和不对称的β涡旋对；最后，利用WRF(weather research and forcasting)模式(V2.1.2)模拟了200601号珍珠台风，并对各时次的500hPa风场用该方法进行分解，结果表明：该方法对台风的运动机理研究和实际的台风路径预测提供了有价值的信息. 关键词： 变分方法 涡旋 β涡旋对')" href="#">β涡旋对 通风流