基于改进声线跟踪法的室内交通噪声动态模拟

对碰撞点的有效性判断是传统声线跟踪法的一个重要步骤,在计算复杂的室内空间问题时计算量较大,为解决这一问题采用了一种与空间剖分相结合的改进的声线跟踪法。将该方法与微观交通流仿真和车辆噪声排放模型进行结合,实现了道路交通噪声透过窗户在多连通室内空间传播的动态模拟。最后采用该方法对相同道路和交通流条件下不同建筑朝向的4种布局室内噪声进行动态模拟。分析了室内交通噪声的大小和分布与建筑物布局、窗户的朝向、窗户的形式和面积等因数之间的关系。结果表明:窗户正对道路的房间比窗户侧对道路的房间噪声高4～6 d B(A),房间内等效声级与窗户面积的对数成正比关系。     

浅海平均混响强度的数值模拟

海中混响是回声探测的严重干扰。利用本文给出的混响模型可较快地计算分层海洋中平均混响强度的衰减规律及深度结构。
对于近程混响,由于海水非均匀性的影响较小,使用均匀层的射线方法计算。对于远程混响,使用简正波方法计算,它保持了平滑平均后的深度结构。在中等距离上两者能很好地衔接起来,由于考虑了复本征值对简正波入射场的影响,提高了计算精度,通过比较不同散射模型对混响强度计算的影响,提出以分离型二元散射模型作为混响数值模拟的基础,使能由界面反向散射系数估算二元后向散射系数,并大大简化混响强度的数值计算。     

B型超声诊断图像中肿瘤后方的声场分布

本文分析了B型超声诊断图像中肿块后方的增强、阴影和侧后声影带等图像特征。分析中把肿块简化为圆柱,运用射线声学的方法,导出了脉冲入射情况下肿块后方组织的散射回波声压公式。考虑了组织的声衰减和仪器的时间增益补偿的影响,我们用计算机绘出给定参量的回声图像,又用组织仿体进行了定性的实验验证。理论和实验结果定性相符。     

一种考虑声线弯曲的温度场重建算法

声波在非均匀温度场中传播时会由于声波的折射而产生声线弯曲现象。为提高非均匀温度场声学CT (Computer Tomography)重建精度,提出一种考虑声线弯曲的重建算法。首先用最小二乘法获得一个不考虑声线弯曲的重建温度场,然后用打靶-插值法确定本征声线出射角,用三角形前向展开法追踪声线,获得此温度场中声波发射/接收器间的本征声线,建立本征声线上声波传播时间与温度分布间的关系,进而实现考虑声线弯曲的最小二乘法温度场重建。单峰、双峰温度场仿真重建结果表明:所采用的本征声线追踪法计算简单运行速度快;考虑声线弯曲后,可明显提高温度场重建精度。因此所提重建算法能更好地适应实际温度场重建需求。     

扰动声线声压敏感核用于浅水前向散射小目标定位

针对收发合置声呐在浅水信道中对小目标的定位能力受强混响制约的问题,开展了利用目标前向散射的声屏障实验研究,通过计算扰动声线的声压敏感核实现了在自然环境中、非等声速条件下的小目标定位。扰动声线的声压敏感核反映的是因目标进入探测区域而扰动到的声线所包含的目标位置信息.首先,从众多本征声线中确定可以用于目标定位的扰动声线;然后,利用扰动声线的声压敏感核的空间特性实现定位。将该定位算法用于湖试数据,实现了利用20~28 kHz的线性调频信号对直径0.4 m目标球的定位。并且通过比较不同参数假设下的计算结果,发现该定位算法对于目标材质和尺寸的失配均具有较好的鲁棒性.     

两端开口空间的声场研究

研究了两端开口空间中声压分布同封闭空间和长空间中的不同,比较传统赛宾公式、改进赛宾公式和声线法对这种空间的估计准确度,同时对其中出现非指数衰变曲线进行讨论,分析其产生的原因、影响因素和规律。文中使用声线法进行数值计算,并且通过实验来和数值结果比较,验证结论。研究表明:两端开口空间中的稳态声压分布与封闭空间和长空间明显不同,混响时间的计算不能再使用传统赛宾公式,声线追踪法无法完全准确地估计稳态声压;其中出现非指数衰变曲线的原因经分析为空间内各不同活跃度的小区域之间的声能量耦合造成,而能否被观察到取决于能否满足耦合空间理论中对于双斜率衰变曲线出现的要求,直观上只要观察点和声源距离相差不远,并且不都在空间中央便可观察到明显的双斜率衰变曲线。     

浅海平均声场的数值预报方法

本文介绍了浅海平滑平均声场的理论,并将适合于远距离的平滑平均声强表式同适合于近距离的虚源声强表式结合起来,给出一种比较完整的计算平均声场的方法。编制了相应的计算机程序,使平均声场的计算变得容易而迅速。文中给出了一些应用的例子,计算结果与实验很好地符合。     

用射线方法计算浅海混响平均强度(Ⅱ)

本文推广前文所述计算均匀层浅海远程混响强度的方法,使之能对由两个等速层L₁（靠近海底）、L₃（靠近海面）和一夹于其间的梯度层L₂所构成的非均匀浅海进行计算。
在这种混合层中的声线按其能否穿透梯度层L₂可分为两类。考虑到在远程情况下所有有效声线的掠射角都较小,从而可近似地求得计算混响所需的各声线的掠射角。文中计算了收发合置于上层L₃时的海底和海面混响强度I_3b⁺、I_3b^-和I_3s⁺,这里“±”表示梯度a（≥）0。远程的计算结果表明I_3b⁺～r^-7/2（对均匀散射）、I_3b⁺～r^-4（对兰贝特散射）、I_3b^-～r^-5（对两种散射）,I_3b⁺～r^-1（对均匀散射）。
对收发合置于下层L₁的情况可作类似的计算,不会遇到更多的困难。     

衍射理论在回声形成中的应用

本文用衍射理论处理回声形成的问题。这一方法克服了过去被普遍接受的象脉冲理论的一些缺陷。应用衍射理论能够很方便地对回声形成的现象作出清晰的物理解释,它能导出不同材料所制成的目标的不同回声特性,给出光滑曲面上形成回声的正确结果。在这些方面,象脉冲理论遇到了严重的困难。
原则上,只要找到了相应的衍射问题的解,所讨论的回声形成问题也就得到了解决。实验结果有力地支持了这一处理方法。     

一种结合室内空间剖分的声线跟踪法

声线跟踪法是应用于室内声场预测的几何声学模拟经典方法之一,但该方法的计算效率随着室内空间布局复杂度的增加而降低。为了高效地应用于各种室内空间布局,提出了一种结合室内空间剖分的声线跟踪法,该方法将整个室内空间剖分成有限个凸多面体子空间,以减少在声线跟踪过程中与声线求交点的墙面数量,并省略了碰撞点有效性判断,显著提高了计算效率,尤其适用于大型复杂的室内空间布局。