[發(fā)明專利]聚束聲場處理方法、裝置和電子設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010095039.1
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111342908B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉小龍;崔琳;李寧;雷開卓;耿林;郭藝奪;李洪兵
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍空軍工程大學(xué)
• 主分類號: H04B11/00
• 分類號: H04B11/00;H04R3/00;H04S7/00
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 王立紅

本申請?zhí)峁┮环N聚束聲場處理方法、裝置和電子設(shè)備，方法包括：獲取聚束機(jī)構(gòu)的幾何數(shù)據(jù)和聲源產(chǎn)生的聲場數(shù)據(jù)；根據(jù)聚束機(jī)構(gòu)的幾何數(shù)據(jù)和聲波的傳播特性信息，對聲場數(shù)據(jù)的傳播路徑進(jìn)行劃分；根據(jù)傳播路徑的劃分結(jié)果，計算聲場數(shù)據(jù)的聲場分布信息，生成非線性聲場模型。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及水下強(qiáng)聲源領(lǐng)域，具體而言，涉及一種聚束聲場處理方法、裝置和電子設(shè)備。

背景技術(shù)

水下等離子體聲源(UPSS，Underwater Plasma Sound Source)作為一種新興的大功率水下強(qiáng)聲源，目前已經(jīng)在海洋勘探、體外沖擊波碎石、管道解堵等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，尤其是在水聲對抗、水下超遠(yuǎn)程保密通信和水下目標(biāo)快速精準(zhǔn)探測等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。UPSS產(chǎn)生的聲脈沖波具有弱方向性或不具有方向性，如果不加處理就無法在指定區(qū)域達(dá)到預(yù)期的強(qiáng)度，并且傳播距離有限。目前，對于單一UPSS，采用曲面反射技術(shù)實現(xiàn)聲脈沖波定向輻射被認(rèn)為是解決這一問題的最有效方法。

然而，聲脈沖波在反射聚束過程中會受到一系列復(fù)雜“非線性因素”的影響，因此，UPSS聚束聲場的精確建模有助于揭示大功率聲脈沖波的聚束和傳播規(guī)律，豐富定向輻射理論，同時還能夠優(yōu)化聲源，預(yù)先補(bǔ)償非線性造成的損失，改善聚束效果，進(jìn)一步提高指定區(qū)域的聲強(qiáng)度。

現(xiàn)階段針對曲面反射聚束聲場建模研究多是基于功率較小的ESWL(Extracorporeal Shock Wave Lithotripsy，體外沖擊碎石術(shù))為背景，存在的問題主要有：未全面考慮非線性因素和聲源參數(shù)對聲場的影響；常采用理論波形最為初始激勵波形，誤差較大；較多研究中將反射罩視為剛性壁面，忽略了反射罩的結(jié)構(gòu)耦合動力學(xué)作用。此外，目前大功率UPSS聚束聲場分析仍然以高速攝影法、紋影法、分布式水聽器陣法等試驗研究為主，但由于系統(tǒng)裝配復(fù)雜、遮擋效應(yīng)、觀測視窗較小等因素的影響，使得全方位測量變得困難，同時試驗研究周期長、成本高，因此迫切需要研究UPSS聚束聲場的非線性建模方法。

發(fā)明內(nèi)容

本申請實施例的目的在于提供一種聚束聲場處理方法、裝置和電子設(shè)備，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

第一方面，實施例提供一種聚束聲場處理方法，包括：獲取聚束機(jī)構(gòu)的幾何數(shù)據(jù)和聲源產(chǎn)生的聲場數(shù)據(jù)；根據(jù)聚束機(jī)構(gòu)的幾何數(shù)據(jù)和聲波的傳播特性信息，對聲場數(shù)據(jù)的傳播路徑進(jìn)行劃分；根據(jù)傳播路徑的劃分結(jié)果，計算聲場數(shù)據(jù)的聲場分布信息，生成非線性聲場模型。

在可選的實施方式中，根據(jù)聚束機(jī)構(gòu)的幾何數(shù)據(jù)和聲波的傳播特性信息，對聲場數(shù)據(jù)的傳播路徑進(jìn)行劃分，包括：獲取于聲源處的反射第一焦點信息、經(jīng)耦合反射后的反射第二焦點信息；根據(jù)反射第一焦點信息和反射第二焦點信息，將聲場數(shù)據(jù)的傳播路徑劃分為近聲源區(qū)、聚束區(qū)和聚束后區(qū)。

在可選的實施方式中，根據(jù)傳播路徑的劃分結(jié)果，計算聲場數(shù)據(jù)的聲場分布信息，生成非線性聲場模型，包括：獲取聲場數(shù)據(jù)的傳播介質(zhì)參數(shù)；根據(jù)傳播介質(zhì)參數(shù)，解析聲場數(shù)據(jù)在近聲源區(qū)的聲場分布信息，生成近聲源區(qū)非線性聲場模型。

在可選的實施方式中，根據(jù)傳播路徑的劃分結(jié)果，計算聲場數(shù)據(jù)的聲場分布信息，生成非線性聲場模型，包括：獲取聲源的反射罩開口端面處的脈沖波參數(shù)信息和反射罩引起的聲程差，并獲取聲場數(shù)據(jù)的傳播介質(zhì)參數(shù)；根據(jù)脈沖波參數(shù)信息和聲程差，解析反射罩產(chǎn)生的二次聲場信息；根據(jù)二次聲場信息和傳播介質(zhì)參數(shù)，解析聲場數(shù)據(jù)在聚束區(qū)的聲場分布信息，生成聚束區(qū)非線性聲場模型。

在可選的實施方式中，根據(jù)傳播路徑的劃分結(jié)果，計算聲場數(shù)據(jù)的聲場分布信息，生成非線性聲場模型，包括：獲取聲源的傳播介質(zhì)參數(shù)；根據(jù)傳播介質(zhì)參數(shù)，解析聲場數(shù)據(jù)在近聲源區(qū)和聚束區(qū)的介質(zhì)分布信息；根據(jù)介質(zhì)分部信息，生成計算區(qū)域；根據(jù)計算區(qū)域，生成聲場分布圖；根據(jù)聲場分布圖，解析聲場數(shù)據(jù)在近聲源區(qū)和聚束區(qū)的聲場分布信息，生成近聲源-聚束區(qū)非線性聲場模型。