[發明專利]一種用于噪聲環境下的近場聲全息測試系統及應用

有效

• 申請號: 201910568359.1
• 申請日: 2019-06-27
• 公開（公告）號: CN110220591B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 嚴莉;李豆;吳海軍;蔣偉康
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00;G01H5/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔡彭君

1.一種用于噪聲環境下的近場聲全息測試系統的測試方法，其特征在于，所述系統包括剛性聲學屏蔽罩(1)、傳聲器陣列(2)、底座(3)、數據采集儀(4)和上位機(5)，傳聲器陣列(2)包括多個傳感器，所述剛性聲學屏蔽罩(1)包括一個底面和四個側面，且所述底面上離散地設置有多個開孔，開孔的數目與傳感器的數目一致，各開孔和各傳感器一一對應，所述傳感器嵌于剛性聲學屏蔽罩(1)底面的對應開孔中，且傳聲器與底面的內表面平齊設置，所述傳聲器陣列(2)、數據采集儀(4)和上位機(5)依次連接，所述剛性聲學屏蔽罩(1)和傳聲器陣列(2)由底座(3)固定并支撐，

所述剛性聲學屏蔽罩(1)的底面的外側朝向聲源面一側設置，且與聲源面之間留存有用于避免影響聲源面的振動的間隙，所述四個側面位于底面的外側；

所述聲源面在剛性聲學屏蔽罩(1)底面所在平面上的投影位于該底面內；

所述方法包括：

步驟S1：確定要重建的聲源面的位置，并獲得重建聲源面的幾何形狀信息，

步驟S2：在所確定的位置處用所述系統進行聲壓測量，并且記錄剛性聲學屏蔽罩(1)與聲源面間的距離，

步驟S3：剛性聲學屏蔽罩(1)、重建聲源面和所述間隙組成一個封閉空腔，建立該封閉空腔的邊界元模型，

步驟S4：基于自由場格林函數計算測量面與重建聲源面之間的阻抗矩陣，

步驟S5：采用正則化方法反向求解重建聲源面法向振速；

所述步驟S3中空腔表面滿足的Helmholtz積分方程如下：

其中：S_m為測量面，S_v為包含了重建聲源面以及測量面和重建聲源面之間的縫隙構成的集合，Q為空腔表面任意一點，p(Q)為Q點處的聲壓，Q′為空腔表面上一點，G(Q,Q′)為自由場格林函數，n為空腔表面在Q′點處的法線方向，指向空腔的外側，p(Q′)為Q′點處的聲壓；

所述格林函數具體為：

其中：i為虛數單位，k為波數，且k＝ω/c,ω＝2πf為圓頻率,f為分析頻率，r為Q和Q′點之間的距離；

所述阻抗矩陣具體為：

Z＝ikρcH^-G

其中：Z為阻抗矩陣，ρ為空氣密度，c為聲速，δ_QQ′為狄拉克函數，G_QQ′和H_QQ′為Q和Q′點之間的傳遞系數，G和H為空腔表面所有點之間的系數矩陣，H^-為系數矩陣H的廣義逆，

所述空腔邊界上的聲壓和速度間的關系為：

其中：p_m為測量面上的聲壓，p_v為重建聲源面上的聲壓，z_ll為測量面的自阻抗，z_kl為重建聲源面速度和測量面聲壓之間的互阻抗，z_lk為測量面速度和重建聲源面聲壓之間的互阻抗，z_kk為重建聲源面的自阻抗，v_m為測量面上的速度，v_v為重建聲源面上的速度，即為重建聲源面法向振速，具體為：

v_v＝z_lk^-1p_m。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述開孔排列成a行，每行b個。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述側面的寬度與開孔之間的距離相等。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述底座(3)含有用于調節剛性聲學屏蔽罩(1)和傳聲器陣列(2)豎直方向高度的升降機構。