[發明專利]一種環形揚聲器陣列指向性聲輻射設計方法

有效

• 申請號: 202110042862.0
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112911462B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 張雯;王佳樂
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H04R1/40
• 分類號: H04R1/40
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 華金

1.一種環形揚聲器陣列指向性聲輻射設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：L個環形揚聲器組成L元環形揚聲器陣列，且L個環形揚聲器位于同一水平面；定義揚聲器陣列的每一個揚聲器單元均為3D點聲源；在環形揚聲器陣列設計期望的指向性聲壓分布；

其中水平面上，主瓣朝向θ＝θ_s方向的對稱指向性聲壓分布寫為，

x＝{R,θ}代表水平面上的任意一點，R,θ分別代表柱坐標系下水平面上點x與原點的距離和點x與極軸的夾角；M代表階數；α_M,m均為實系數，且保證主瓣位于θ＝θ_s方向，α_M,m的取值決定了期望的指向性聲壓分布；b_M，m和c_M，m表達式為：

步驟2：計算點源組成的環形揚聲器陣列產生的聲場；

環形揚聲器陣列在水平面上點x＝{R,θ}產生的截斷至M階的聲壓為：

w_l表示第l個揚聲器單元的驅動信號，S_l(R,θ,k)代表第l個揚聲器單元的驅動信號為單位幅度時在點x＝{R,θ}產生的聲壓；這里i代表虛數單位，k代表波數，代表環形揚聲器陣列的半徑，j_n(·)代表n階球貝塞爾函數，代表第一類n階球漢克爾函數，P_nm(·)代表關聯勒讓德函數，

步驟3：對步驟1得到的指向性聲壓分布和環形揚聲器陣列產生的聲場進行模態匹配，包括以下子步驟：

子步驟3.1：為了在水平面上實現期望的指向性聲輻射，應使得揚聲器陣列產生的聲場逼近期望的聲場：

S_d(R,θ,k)＝S(R,θ,k)

即，在每個模態上實現匹配

令

進一步能夠計算得到

因此環形揚聲器陣列各個揚聲器單元的驅動信號為

代表矩陣的廣義逆，其中

w＝[w₁…w_L]^T

β＝[β_-M…β_M]^T

定義揚聲器個數L≥2M+1，計算得到驅動信號w后，將w中第l個元素w_l輸入給揚聲器陣列中第l個揚聲器單元，即可實現指向性聲輻射。

2.如權利要求1述的一種環形揚聲器陣列指向性聲輻射設計方法，其特征在于，聲場的截斷，當滿足時，截斷誤差可忽略。