专利名称：散射声预测方法
技术领域：
本发明涉及一种散射声预测方法。
背景技术：
散射声控制在军事上有重要应用，可使潜艇等水下物体避开探测系统的监测。传统的方法是在散射体表面铺放吸声材料，然而它在低频段降噪效果不佳。散射声有源控制技术可作用于低频范围，但在应用中存在困难实际的有源控制系统中误差传感器测量得到的是总声场信息，而计算最优控制源所需的是散射场信息。已有的方法可以在一维条件下区分入射声和反射声；对于三维散射体，法国科学家(E.Friot，C.Bordier，“Real-time active suppression of scattered acoustic radiation，”J.SoundVib.Volume 278，563-580)提出，可通过对总声场的滤波来区分散射声，但需要复杂的前期测量来确定滤波器参数。
现有技术还未能提供一种预测准确、计算简单的三维散射声预测方法，用于实际的散射声有源控制系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种预测准确、计算简单的三维散射声预测方法。而且传声器阵列的布放位置在实际应用中可行。该方法通过测量散射体表面离散点处的声压和设定散射体表面离散点至空间中预测点的格林函数，解决了从总声场中区分散射声的问题。
A)本发明是通过以下技术方案来实现的在散射体表面的离散点上布放传声器阵列，用于测量其位置处的声压
B)设定散射体表面的各传声器位置至空间中预测点的格林函数
将A)的测量结果与B)的设定值代入如下公式，可得空间中的散射声压 其中Si为散射体表面上各离散点所代表的面积。
传声器阵列均匀布放于散射体表面，即对于球状散射体，传声器阵列将布放于以散射体表面作为外接圆的正多面体顶点上；对于其它具有一定形状和体积的散射体，传声器阵列将布放于以散射体表面作为外接曲面的不规则多面体顶点上。在球状散射体表面均匀布放四个传声器，预测球坐标系下
点的散射声；在球状散射体表面均匀布放八个传声器，预测球坐标系下
点的散射声。其中，坐标原点为球状散射体中心。
本发明的有益效果是本发明通过设定散射体表面离散点至声场中预测点的格林函数，实现比现有预测方法更准确、更简单的预测方法。本发明中传声器阵列的布放位置在实际应用中是可行的。
四
图1是本发明的阵列结构示意图； 图2是本发明的原理框图； 图3是散射体表面均匀布放四个传声器，预测球坐标系下
点的散射声时的幅度误差(图3a)和相位误差(图3b)。
图4是散射体表面均匀布放八个传声器，预测球坐标系下
点的散射声时的幅度误差(图4a)和相位误差(图4b)。
五具体实施例方式 下面通过实例对本发明进行详细说明如图1所示，本实施例的散射声预测技术包括均匀布放在散射体表面的传声器阵列对于球状散射体，传声器阵列布放在以散射体表面作为外接圆的正多面体顶点上；对于其它具有一定形状和体积的散射体，传声器阵列将布放于以散射体表面作为外接曲面的不规则多面体顶点上。如图2所示，本发明包括两个部分散射体表面离散点处声压的测量模块，散射体表面离散点至空间中预测点的格林函数的设定。
由声场中任一点总声压的表达式 及入射声表达式 可得散射声表达式 pi和ps代表入射声压和散射声压，
为声源强度，
为初级源在散射体表面S上
点的总声压，
为从
点到
点的格林函数。对于刚性散射体，其表面的声压梯度为0，则空间中的散射声压可表示为 离散后可得 在(5)式中，
由布放于散射体表面的传声器阵列测量得到；散射体表面离散点至空间中预测点的格林函数设定为对于球状散射体，当传声器阵列均匀布放在散射体表面时，Si＝4πa2/N，其中a为散射体半径。
本实施例中在半径为0.18m的球状散射体表面均匀布放4个传声器，来预测球坐标系下
的散射声；在此散射体表面均匀布放8个传声器，来预测球坐标系下
的散射声。其中，坐标原点为球状散射体中心。图3和图4显示了在一定的幅度误差和相位误差范围内，通过测量散射体表面离散点处的声压和设定散射体表面离散点至声场中预测点的格林函数可以有效的预测空间中的散射声。
权利要求
1、散射声预测方法其特征是在散射体表面的离散点上布放传声器阵列，用于测量其位置处的声压
设定散射体表面的各传声器位置至空间中预测点的格林函数
将测量的结果与设定的格林函数值代入如下公式，得空间中的散射声压其中Si为散射体表面上各离散点所代表的面积。
传声器阵列均匀布放于散射体表面，即对于球状散射体，传声器阵列将布放于以散射体表面作为外接圆的正多面体顶点上；对于其它具有一定形状和体积的散射体，传声器阵列将布放于以散射体表面作为外接曲面的不规则多面体顶点上。
2、根据权利要求1所述的散射声预测方法其特征是
在球状散射体表面均匀布放四个传声器，预测球坐标系下
点的散射声；在球状散射体表面均匀布放八个传声器，预测球坐标系下
点的散射声。
全文摘要
本发明公开了一种散射声预测方法在散射体表面的离散点上布放传声器阵列，用于测量其位置处的声压p(ri)；设定散射体表面的各传声器位置至空间中预测点的格林函数G(re|ri)G(re|ri)＝e→jk|r3-[e-ri|]/(4π|re-ri|)；将测量的结果与设定的格林函数值代入下式，得空间中的散射声压ps(re)≈-∑p(ri)(/n)G(re|ri)Si，其中Si为散射体表面上各离散点所代表的面积。传声器阵列均匀布放于散射体表面，或布放于以散射体表面作为外接曲面的不规则多面体顶点上。该散射声预测方法比现有方法预测准确、计算简单。
文档编号G01H17/00GK101387547SQ20081015565
公开日2009年3月18日 申请日期2008年10月28日 优先权日2008年10月28日
发明者宁 韩, 邱小军 申请人:南京大学