[發明專利]基于譜方法的粘彈性材料復縱波波速反演方法、設備

有效

• 申請號: 202010636222.8
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111830140B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發明（設計）人: 王斌;譚力文;范軍;周富霖;黎潔
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N29/44
• 分類號: G01N29/44
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種基于譜方法的粘彈性材料復縱波波速反演方法，其特征在于，包括：

S1：獲取被測粘彈性材料，在水聲聲管中利用雙水聽器傳遞函數法測量該被測粘彈性材料的復反射系數R；

S2：根據S1中測量得到的復反射系數R，計算被測粘彈性材料濕面的平面導納Y；

S3：選取聲壓表達的基函數以及干面邊界條件和濕面邊界條件，結合S2中計算得到的平面導納Y，采用譜方法建立Sturm-Liouville方程，將被測粘彈性材料的復縱波波速求解問題轉化為矩陣的特征值求解問題；篩選特征值，得到復縱波波速；

所述S3中，所述Sturm-Liouville方程的表達式為：

其中，x為坐標變量，表示被測粘彈性材料內部任一點到干面的水平距離，p(x)表示隨x變化的場點聲壓，表示(·)關于變量x的二階導數，k_d表示被測粘彈性材料的復縱波波數；

所述S3中，所述濕面邊界條件p(d)為：

其中，j為虛數單位且j²＝-1，ω為角頻率，ρ為被測粘彈性材料的密度，為(·)關于變量x的一階導數，d為被測粘彈性材料的厚度；

根據被測粘彈性材料的不同背襯材料，對應不同的干面邊界條件分別為：

其中，Y₀為背襯材料的復導納；

所述S3中，所述選取聲壓表達的基函數的方法，包括：將內部聲場表達為如下所示的級數形式p(x)為：

其中a_n為展開系數，是在[0,d]中定義的正交函數基，即聲壓表達的基函數，所述基函數滿足其中δ_nn′為Dirac函數，同時，選取的所述基函數滿足干面邊界條件。

2.根據權利要求1所述的基于譜方法的粘彈性材料復縱波波速反演方法，其特征在于，S1中，所述被測粘彈性材料采用柱形結構，并根據需求選取被測粘彈性材料的背襯材料。

3.根據權利要求2所述的基于譜方法的粘彈性材料復縱波波速反演方法，其特征在于，所述背襯材料包括：自由背襯、剛性背襯和/或阻抗背襯。

4.根據權利要求1所述的基于譜方法的粘彈性材料復縱波波速反演方法，其特征在于，S1中，所述水聲聲管中測量所述被測粘彈性材料的復反射系數R的雙水聽器傳遞函數法，包括：在水聲聲管中布置兩枚水聽器，計算兩枚水聽器接收的聲壓之間的傳遞函數，并根據傳遞函數計算所述被測粘彈性材料的復反射系數R。

5.根據權利要求1所述的基于譜方法的粘彈性材料復縱波波速反演方法，其特征在于，S2中，所述計算被測粘彈性材料濕面的平面導納Y的方法，包括：根據以下公式：

計算所述被測粘彈性材料濕面的平面導納，其中ρ₀、c₀分別為水的密度、聲速。

6.根據權利要求1所述的基于譜方法的粘彈性材料復縱波波速反演方法，其特征在于，S3中，所述將被測粘彈性材料的復縱波波速求解問題轉化為矩陣的特征值求解問題，篩選特征值，得到復縱波波速的方法，包括：

結合基函數與Sturm-Liouville方程，并根據干面邊界條件和濕面邊界條件，整理出關于基函數展開待定系數的矩陣方程形式如下：

其中，{A_(N+1)×1}是展開系數a_n組成的列向量[a₀,a₁,…,a_N]^T，N為截斷階數，B_(N+1)×(N+1)為矩陣方程的系數矩陣；

計算矩陣特征值即對應復縱波波數平方再取倒數與角頻率乘積得到復縱波波速平方

7.一種設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并能夠在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述計算機程序時能夠用于執行權利要求1至6中任一項所述的方法。