专利名称：不规则单全息声压测量面分离非自由声场的方法
技术领域：
本发明涉及一种不规则单全息声压测量面分离非自由声场的方法。
背景技术：
一般情况下，测试一个声源的声辐射强度，或评估某个噪声源对周围环境的干扰和影响程度，需要把该声源结构移至具有自由声场的消声室内进行测量。但很多情况下这种做法是不现实的，无法实现。如流水线上产品噪声的实时监测和评估。为了能够在声源工作的状态下，对其有效测量和评估，声场分离方法是最终的解决方案。1956年，Pachner首次提出使用两个不同半径的同心球形全息测量面，分离声场中的行波和驻波。1980年，Weinreich和Arnold同样使用了两个半径分别为58. Icm和 72. 6cm的同心球形全息测量面，分离和重构在小全息面内的声源和在大全息面外的声源。 2007年，国内学者李卫兵等用同Weinreich和Arnold相似的研究方法、分离由刚性散射球源和点声源组成的声场，得到一些仿真计算结果。2008年C. X. Bi、X. Z. Chen和J. Chen使用系列等效声源法表达声场的声压，在近场布置两个间隔7. 5cm的平行全息平面，分离和重构位于全息面两侧两个喇叭辐射的声场。以上提到的各位学者研究的声场分离方法，都是使用两个间隙很近的、共形的全息测量面。如果声源的结构非常大，精确布置两层平行、共形、规则几何形状的传感器阵列， 难度大、成本高、时间长。2007年，FinnJacobsen和Virginie Jaud提出了只用一个全息测量面的声场分离方法。但是，为了识别和分离全息面两侧的声源，在全息面的每个测量点上必须同时测量声压和空气粒子速度。空气粒子速度是矢量，可以用来指出声源在全息面的哪一侧。使用平面波函数作为基函数表达声场的声压，即基于统计最优的近场声全息方法， 并在实验室对一个点声源和一个直升机的齿轮箱形成的声场进行了声场分离实验。Finn Jacobsen等提出的声场分离方法虽然只使用一个全息测量面，但需要在所有测点上逐点扫描，测量其声压和空气粒子速度。空气粒子速度是矢量，测量难度比测量声压大，耗时且成本高。由于声压和空气粒子速度不是同时同步测量获得的，因此，该方法只适用于稳态声场分离情况，不适用于瞬态声场分离情况。
发明内容
本发明所解决的现有声场分离方法存在测量难度大、耗时且成本高、不适用于瞬态声场分离情况的问题，提出一种测量方便、成本低、适用于瞬态声场分离情况的不规则单全息声压测量面分离非自由声场的方法。本发明解决技术问题所采用的技术方案，不规则单全息声压测量面分离非自由声场的方法，其特征在于按如下步骤进行a、测量全息测量面上的声压值，在由目标声源和背景噪声源构成的声场中布置全息测量面，在全息测量面节点上放置传声器；
b、选取全息测量面部分测点的声压值重构其余测点的声压值，确定最优展开项数；把波动方程在球坐标下的完全解为
权利要求
1.不规则单全息声压测量面分离非自由声场的方法，其特征在于按如下步骤进行a、测量全息测量面上的声压值，在由目标声源和背景噪声源构成的声场中布置全息测量面，在全息测量面节点上放置传声器；b、选取全息测量面部分测点的声压值重构其余测点的声压值，确定最优展开项数； 把波动方程在球坐标下的完全解为ρ^,θ,φ,ω) = ^ X (CJ^ (kr) + D-h (kr))Y (θ, φ)( 1)η=0 m=-n在全息测量面上选出部分测点，选取方法是每间隔一点选择一点，共选择N点，把选出点对应的声压按球坐标下声波方程行波解从低阶到高阶分别展开得式(2)a (J\ K\ j\ kI jI kI k ju ciPi A K12 J22 K22 J] K] L J2m K2m CilΜ=μμμμμμμμμμ ⑵M MMMMMMMMMcmηTn Vn Tn Vn Tn Vn T Tn Vn r!_"Λ 」J2 Λ2 "3 Λ3 L Jm JVm J ^Um ^简记为ρν=Α>(3)其中Pl p2...pNR表选取点上测得的声压值；< JN2 4代表当目标声源产生去波时，第N点坐标值按球坐标下声波方程行波解展开M项的表达； K Kn2 Κξ代表当背景噪声源产生来波时，第N点坐标值按球坐标下声波方程行波解展开M项的表达；Cl C2... cM代表选取的N个点上对应的声压去波展开系数汍d2...dM 代表选取的N个点上对应的声压来波展开系数； 系数向量b=A^+PN⑷其中右上角“+”代表求伪逆运算；把其余测点的测得声压向量记为九，重构出其余测点的声压向量记为ρΓ°，把展开项数的最大值Mmax作为上限，展开项数从1 Mmax依次选取，根据展开项数的不同分别重构其余测点的声压值ΡΓ = A^b = A^ A^+ΡΝ(5)把每次的重构结果与真实测量值做误差运算，求出重构误差Δ IlKlI2 / Α = 100/100 (6)获得展开项数-误差值(Μ-Δ)曲线，由此可以找出最小误差对应的展开项数，即为最优展开项数M。pti ；C、分离由目标声源和背景噪声源组成的声场；把最优展开项数带入式(2)可以确定系数向量，目标声源产生的声波是去波，由此可以获得目标声源在空间任意点的声压值，故分离出的目标声源声压辐射为
全文摘要
不规则单全息声压测量面分离非自由声场的方法，按如下步骤进行a、在由目标声源和背景噪声源构成的非自由声场中，布置不规则全息测量面；b、在不规则全息测量面上放置传声器，测量全息面上的声压值；c、选取不规则全息测量面部分测点的声压值重构其余测点的声压值，确定由来波和去波构成的非自由声场复声压的数学模型，和数学模型的系数矢量；d、重构任意指定空间坐标处的声场；分离重构的由目标声源和背景噪声源组成的声场。
文档编号G01H17/00GK102183298SQ20111004976
公开日2011年9月14日 申请日期2011年3月2日 优先权日2011年3月2日
发明者卢奂采 申请人:浙江工业大学