[發明專利]一種從復雜聲場中還原自由聲場的改進方法

有效

• 申請號: 202210001986.9
• 申請日: 2022-01-04
• 公開（公告）號: CN114353934B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 高宏林;朱琦;李國賓;邢鵬飛;宋玉超;董愛義;張洪朋
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜威威;李洪福

本發明一種從復雜聲場中還原自由聲場的改進方法，屬于自由場恢復技術領域，包括以下步驟：基于測得的測量面S上的聲壓和法向振速，得到測量面S上的向外傳播的聲壓，得到聲源表面處的向內傳播的聲壓，帶入聲源表面處的向內傳播的質點法向振速方程，得到聲源表面處的向內傳播的質點法向振速值，將所述聲源表面處的向內傳播的聲壓值和質點法向振速值，代入聲源表面上的散射聲壓源的改進方程，獲得聲源表面上的散射聲壓源，從而還原出復雜聲場環境中的具有封閉外形的穩態聲源的自由輻射聲場。通過數值實驗的方式驗證了本發明改進的聲場還原方法的有效性，本發明可以克服失效頻率帶來的影響。

技術領域

本發明屬于自由場恢復技術領域，涉及一種從復雜聲場中還原自由聲場的改進方法，本方法是針對從復雜聲場中還原自由輻射聲場時在某些頻率下出現失效問題的改進方法。

背景技術

結構的振動聲輻射問題廣泛的存在于車輛工程、航空航天、船舶工程及海洋工程等領域，如：噪音對水下潛艇的隱蔽性和生命力的戰略意義重大，船上噪音影響船員的生活舒適性等。因此，振動聲輻射問題的重要性日益受到人們的重視。還原振動結構聲源的聲場是分析結構的振動聲輻射問題的有效手段。

近幾十年來，還原聲源聲場的方法技術發展迅猛，但都存在各自的局限性與不足。如：近場全息技術雖能通過非接觸式測量表征源，但嘈雜的工作環境無法滿足其自由場條件的要求；隨后相關學者提出基于聲場分離技術(SFST)的近場全息技術完成重建目標源輻射的自由場，但是，在大多數情況下，在嘈雜的有界環境中，散射聲場非常重要，尤其是在高頻情況下。盡管已有相關方法可以用于復雜聲場環境下的自由聲場還原問題，但仍存在在某些頻率下由于散射聲場計算不準確引起的聲場還原失效的問題。因此，急需一種解決從復雜聲場中還原自由輻射聲場時在某些頻率下出現失效問題的改進方法。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供本發明采用的技術方案是：一種從復雜聲場中還原自由聲場的改進方法，包括以下步驟：

基于測得的測量面S上的聲壓和法向振速，得到測量面S上的向外傳播的聲壓，

基于測量面S上的聲壓和法向振速，得到聲源表面處的向內傳播的聲壓，

基于測量面S上的聲壓和法向振速，代入聲源表面處的向內傳播的質點法向振速方程，得到聲源表面處的向內傳播的質點法向振速值，

將所述聲源表面處的向內傳播的聲壓值和質點法向振速值，代入聲源表面上的散射聲壓源的改進方程，獲得聲源表面上的散射聲壓源，

基于所述散射聲壓源獲取測量面S上的散射聲場；

從所述測量面S上的向外傳播聲場中剔除所述散射聲場，還原出復雜聲場環境中的具有封閉外形的穩態聲源的自由輻射聲場。

進一步地，所述聲源表面處的向內傳播的質點法向振速方程為：

其中：r為場點，r′為源點。k＝ω/c為波數，ω為角頻率，ρ為介質的密度，c為介質中的聲速。是點r′處的法向導數。是點r處的法向導數。

進一步地，所述聲源表面上的散射聲壓源的改進方程為：

其中：Γ₁為聲源表面，p^B(r′)為Γ₁在r′點處的散射聲壓源，耦合系數α＝-i/k，k＝ω/c為波數，ω為角頻率，ρ為介質的密度，c為介質中的聲速。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

本發明采用的一種從復雜聲場中還原自由聲場的改進方法，達到克服在某些頻率下聲場還原失效的目的，運用此算法通過數值實驗的方式驗證了該方法的有效性，本發明可以克服在某些頻率下聲場還原失效的問題。

附圖說明