[發明專利]聲場分離方法

有效

• 申請號: 201410836637.4
• 申請日: 2014-12-29
• 公開（公告）號: CN104596636B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 王玉江;向宇
• 申請（專利權）人: 廣西科技大學
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司43113
• 代理人: 周晟

技術領域

本發明涉及噪聲領域，具體涉及一種聲場分離方法。

背景技術

在實際測量時，通常會遇到測量面兩側都有聲源，或是測量面的一側存在反射或散射的情況。這些干擾聲源所產生的聲場影響了對目標聲源所輻射聲場的準確測量。在實際工程中，為了更加準確的研究目標聲源的聲輻射特性或反射面的反射特性，需要將來自測量面兩側的輻射聲分開。

現有分離方法包括：(1)基于Fourier變換的單面聲場分離技術(《物理學報》(2009年58卷12期))。該方法能夠去除奇異性，可以采用單面測量進行聲場分離，該方法的缺點是受到傅里葉變換算法的影響，測量面孔徑至少是重構面大小的數倍大時才能得到準確分離結果，因此測量量較大，無法對大型聲源進行分離，即便能夠得到聲場分離結果，仍需要繼續對聲源面進行聲場重構；(2)基于雙面振速測量的聲場分離技術(《聲學學報》(2010年35卷6期))。該方法首先測量兩個平行等間距測量面上的法向質點振速，再采用傅里葉法分離入射和輻射聲場，該方法能夠獲得更高的法向質點振速精度，但卻仍然受到測量孔徑大小的限制；(3)基于聲壓和速度測量的統計最優聲場分離方法。Jacobsen等人在《J.Acoust.Soc.Am》(2007年121卷3期)的文章中提出基于聲壓和速度測量的統計最優聲場分離方法,該方法采用p-u聲強探頭，在單測量面上對局部聲壓和質點振速信息進行測量，再采用建立的聯合求解公式實現來自測量面兩側的輻射聲場分離和聲源面的重建，該方法解決了測量空間大小的限制，但其缺點是計算量大、效率低、計算時間長。(4)基于球面波疊加的聲場分離方法：1956年，J.Pachner采用球面波疊加法實現了任意波場中行波和駐波聲場的分離，G.Weinreich等在1980年對J.Pachner提出的方法作了進一步改進，建立了基于雙球面測量的聲場分離理論。

現有聲場分離技術仍然存在2個缺點：

(1)波疊加法必須要求虛擬源強配置域與測量面共形；

(2)計算量大、效率低、計算時間長，適應性不強。

發明內容

本發明旨在提供一種聲場分離方法，該聲場分離方法克服現有技術中波疊加法必須要求虛擬源強配置域與測量面共形的缺陷，同時還具有較高的計算效率和計算精度。

本發明的技術方案如下：一種聲場分離方法，包括以下步驟：

A、在測量聲場中兩個聲源面之間設置有測量面，測量面上呈網格設置聲壓振速傳感器，相鄰網格點之間的距離小于半個波長，聲壓振速傳感器測量測量面上的聲壓值；

B、對振動體形狀進行有限元仿真，建立多虛擬球等效源強，將多虛擬球等效源強分為質心球虛擬源強和非質心球虛擬源強兩類，將聲壓圖像的灰度值作為加權重心法的權重值，利用測量出的聲壓值生成灰度圖，根據振動體上實際聲源的位置坐標計算出各點的灰度值，然后將灰度值作為權值求系統重心，將系統重心作為質心球虛擬源強球心坐標，同時任選兩個以上實際聲源，利用各個實際聲源的灰度值作為權值計算出與這些實際聲源對應的非質心球虛擬源強球心坐標；

C、對測量面上測定的聲壓值進行補零擴展，得到測量面擴展面上的聲壓值；

D、建立測量面擴展面聲壓值與多虛擬球等效源強聲壓之間的傳遞矩陣，建立測量面上的聲壓值與多虛擬球等效源強聲壓之間的傳遞矩陣，對測量面擴展面聲壓值與多虛擬球等效源強聲壓之間的傳遞矩陣進行正則化處理，獲得測量面上的聲壓求解方程，求解測量面上的聲壓值；

E、利用步驟D獲得的聲壓求解方程，將兩側聲源的聲場分離，獲取兩個聲源面的聲壓值。

所述步驟B具體步驟如下：

B1、對振動體形狀進行有限元仿真，根據振動體產生的聲壓值生成灰度圖，根據實際聲源點的位置計算出各個聲源的灰度值f(x_i,y_i,z_i)，(x_i,y_i,z_i)為各實際聲源點的坐標，設置的多虛擬球等效源強分為質心球虛擬源強和非質心球虛擬源強兩類；

B2、利用式(1)算出整個系統的重心作為質心球虛擬源強球心坐標，

其中v為不規則振動體內部聲源的個數；

B3、從振動體聲源中任選w個聲源，參照式(2)計算出一定數量的非質心球虛擬源強球心坐標其中2≤w<v；

所述步驟C具體步驟如下：

依照式(3)對測量面上的聲壓值進行補零擴展得到測量面擴展面上的聲壓值：