[發(fā)明專利]一種基于模式識(shí)別的高強(qiáng)度Helmholtz聲源設(shè)計(jì)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110930972.0
• 申請(qǐng)日: 2021-08-13
• 公開（公告）號(hào): CN113630686A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬正輝;譚慧俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院;南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): H04R1/28
• 分類號(hào): H04R1/28
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 張明浩

1.一種基于模式識(shí)別的高強(qiáng)度Helmholtz聲源設(shè)計(jì)方法，其特征在于：應(yīng)用Helmholtz聲源裝置，Helmholtz聲源裝置由揚(yáng)聲器和Helmholtz共振器組成，所述的Helmholtz共振器由空腔和開設(shè)在空腔上的通孔組成，所述的揚(yáng)聲器能向空腔輸入音頻信號(hào)，Helmholtz聲源具體設(shè)計(jì)方法為：利用數(shù)值模擬方法，計(jì)算和描繪出Helmholtz聲源內(nèi)外聲壓振幅隨音頻信號(hào)頻率的變化曲線，并將曲線走勢(shì)作為模式識(shí)別的基礎(chǔ)參考，再將曲線共振頻率的峰值聲壓振幅大小作為評(píng)估指標(biāo)，通過(guò)參數(shù)試算方法，多次反饋修正出揚(yáng)聲器和Helmholtz共振器的各個(gè)電學(xué)、磁學(xué)、機(jī)械、結(jié)構(gòu)、聲學(xué)參數(shù)的最優(yōu)值，獲得滿足特定空間位置聲壓強(qiáng)度大小需求的Helmholtz聲源。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模式識(shí)別的高強(qiáng)度Helmholtz聲源設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述數(shù)值模擬方法具體如下：利用下列計(jì)算公式1～17，建立Helmholtz聲源上各個(gè)電學(xué)、磁學(xué)、機(jī)械、結(jié)構(gòu)、聲學(xué)參數(shù)與Helmholtz聲源內(nèi)外部的輸出聲壓振幅，Helmholtz聲源的聲阻抗、等效電阻抗和等效聲阻抗，揚(yáng)聲器的等效電阻抗以及剛性壁面Helmholtz共振器的聲學(xué)總阻抗之間的評(píng)估關(guān)系：

式1、式2中R_a1、M_a1和R_m1分為揚(yáng)聲器振膜對(duì)附近空氣介質(zhì)的輻射聲阻、輻射聲抗和輻射力阻；ρ₀為空氣介質(zhì)密度；f＝ω/(2π)為音頻信號(hào)的頻率，等效于需求聲波頻率；ω為角頻率；為振膜的橫截面積，d_n1為振膜的直徑；

式3、式4中Z_ine、Z_m1和Z_M分別為揚(yáng)聲器的等效總電阻抗、等效聲阻抗和等效力阻抗；j為虛數(shù)，j²＝-1；B、l、R_e和L_e分別為音圈的磁感應(yīng)強(qiáng)度、線圈導(dǎo)線長(zhǎng)度、內(nèi)阻和電感；R_mo、M_mo和C_mo分別為振動(dòng)系統(tǒng)的力阻、力質(zhì)量和力順；

式5、式6、式7、式8、式9中C_a、l_t和d_t分別為Helmholtz共振器空腔的內(nèi)部容積空氣聲順、長(zhǎng)度和內(nèi)徑；c₀為空氣介質(zhì)聲速；R_a為Helmholtz共振器通孔內(nèi)空氣介質(zhì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中通孔壁面摩擦消耗產(chǎn)生的聲阻；M_a為通孔內(nèi)空氣介質(zhì)圓柱單元往復(fù)振蕩產(chǎn)生的聲質(zhì)量；l_e和d_e分別為通孔的長(zhǎng)度和內(nèi)徑；f₀為Helmholtz共振器共振頻率；對(duì)應(yīng)角頻率為ω_a；Z_a為剛性壁面Helmholtz共振器的聲學(xué)總阻抗；

式10、式11中M_mr、R_mr、M_ar和R_ar分別為通孔朝向外界輻射聲波時(shí)的輻射力質(zhì)量、輻射力阻、輻射聲質(zhì)量和輻射聲阻；為通孔的橫截面積；k＝ω/c₀為波數(shù)；

式12、式13和式14中Z_aaa、Z_in和Z_inn分別為Helmholtz聲源的聲阻抗、等效電阻抗和等效聲阻抗；

式15中p_a為Helmholtz聲源內(nèi)部空腔聲波放大后的聲壓振幅；R_g和E_g＝2u₀分別為音頻信號(hào)源的內(nèi)阻和音頻電壓峰峰值；

式16中p_out為Helmholtz聲源內(nèi)部空腔放大后的高聲壓振幅聲波經(jīng)通孔(聲學(xué)元件)向外部空間輻射的高強(qiáng)度聲波的總聲壓振幅；

式17中p_x為Helmholtz聲源通孔外部出口處高強(qiáng)度聲波在遠(yuǎn)距離直線傳播至x位置處的聲壓振幅。