一种声压的耦合建模方法、装置、设备及介质与流程

本发明涉及声场分析领域，特别是涉及一种声压的耦合建模方法、装置、设备及介质。

背景技术

目前，在工程和科学的领域里，预测并求解耦合声场间传递特性是一项重要的工作内容。

由于声场本身具有一定的复杂性，对于声腔之间耦合声场的声预测来说，当前尚无基于解析法对声腔中的声压进行耦合的建模方法。目前仅能够根据有限元理论，对声腔中大量单位区域下的声场分析单元进行分析，并获得相应的分析结果，进而对分析结果进行组合以获得声场在整体上的传递特性。有限元的方法虽然具有通用性，但是计算速度与计算效率受分析单元数量的影响较大，由于当前声场模型往往较大，并且对于耦合声场间传递特性的分析结果具有较高的准确性要求，需要大量的分析单元参与有限元的相关计算，因此难以保证分析声腔间耦合声场特性时的整体效率。

由此可见，提供一种声压的耦合建模方法，以相对提高分析声腔间耦合声场特性的整体效率，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种声压的耦合建模方法、装置、设备及介质，以相对提高分析声腔间耦合声场特性的整体效率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种声压的耦合建模方法，包括：

获取两声腔之间待耦合的声压；

分别将两声压表示为三维形式的第一傅里叶级数；其中，第一傅里叶级数中包含有第一附加项，以避免第一傅里叶级数在边界处的一阶导数值为零；

在声压的耦合处设置薄板模型，将薄板模型的振动函数表示为二维形式的第二傅里叶级数；其中，第一傅里叶级数以及第二傅里叶级数在各维度的上的展开项数n≥2.5*l/(c/f)，l为当前维度下声腔的长度，c为声速，f为运算频率上限；第二傅里叶级数中包含有第二附加项，以避免第二傅里叶级数在边界处的一阶导数值和三阶导数值为零，薄板模型的厚度取值范围为1×10^-6～1×10^-8m；

建立第一傅里叶级数与第二傅里叶级数之间的耦合方程，将耦合方程转化为耦合矩阵，并进行各耦合矩阵之间的耦合以构建耦合声腔系统模型。

优选的，建立第一傅里叶级数与第二傅里叶级数之间的耦合方程具体为：

依照哈密顿原理，并以拉格朗日泛函的形式建立第一傅里叶级数与第二傅里叶级数之间的耦合方程。

优选的，将耦合方程转化为耦合矩阵，并进行各耦合矩阵之间的耦合以构建耦合声腔系统模型具体为：

依据瑞丽-里兹方法将耦合方程转化为耦合矩阵，并进行各耦合矩阵之间的耦合以构建耦合声腔系统模型。

优选的，第一傅里叶级数具体为：

其中，x，y，z分别为声压在x轴，y轴，z轴方向上的坐标；均为第一傅里叶级数的展开项系数；mx，my，mz分别为第一傅里叶级数在x轴、y轴、z轴方向的展开项数；其中，a、b、c分别为声腔在x轴、y轴、z轴方向上的长度；ζti(t)＝(t/ai)²(t/ai-1)为第一附加项的表达式，且i＝1,2，t＝x，y，z。

优选的，第二傅里叶级数具体为：

其中，amn，分别为第二傅里叶级数的展开项系数；m，n分别为第二傅里叶级数的展开项项数；λm＝mπ/a，λn＝nπ/b，a为薄板模型在x轴方向上的长度，b为薄板模型在y轴方向上的长度；与分别为第二附加项中的系数。

优选的，当j＝1时，具体为具体为

当j＝2时，具体为具体为

当j＝3时，具体为具体为

当j＝4时，具体为具体为

优选的，薄板模型的厚度取值为1×10^-7m。

此外，本发明还提供一种声压的耦合建模装置，包括：

声压获取模块，用于获取两声腔之间待耦合的声压；

第一转化模块，用于分别将两声压表示为三维形式的第一傅里叶级数；其中，第一傅里叶级数中包含有第一附加项，以避免第一傅里叶级数在边界处的一阶导数值为零；

第二转化模块，用于在声压的耦合处设置薄板模型，将薄板模型的振动函数表示为二维形式的第二傅里叶级数；其中，第一傅里叶级数以及第二傅里叶级数在各维度的上的展开项数n≥2.5*l/(c/f)，l为当前维度下声腔的长度，c为声速，f为运算频率上限；第二傅里叶级数中包含有第二附加项，以避免第二傅里叶级数在边界处的一阶导数值和三阶导数值为零，薄板模型的厚度取值范围为1×10^-6～1×10^-8m；

耦合构建模块，用于建立第一傅里叶级数与第二傅里叶级数之间的耦合方程，将耦合方程转化为耦合矩阵，并进行各耦合矩阵之间的耦合以构建耦合声腔系统模型。

此外，本发明还提供一种声压的耦合建模设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行计算机程序时实现如上述的声压的耦合建模方法的步骤。

此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述的声压的耦合建模方法的步骤。

本发明所提供的声压的耦合建模方法，在获取声腔间待耦合的两个声压的声压后，分别将两个声压转化为第一傅里叶级数，并在两个声压的耦合处设置薄板模型，并将该薄板模型的振动函数转化为第二傅里叶级数；通过生成耦合方程建立各第一傅里叶级数与第二傅里叶级数之间的耦合关系，进而将耦合方程转化为耦合矩阵进而生成耦合声腔系统模型。可见，本方法通过在两声压间建立厚度足够小的薄板模型，因此通过声压与薄板模型进行耦合，相当于两声压之间直接进行耦合，进而通过耦合的结果作为分析声腔间耦合声场特性的耦合声腔系统模型。与有限元方法相比，本方法所采用的耦合方式运算维度较少，相对提高了分析声腔间耦合声场特性时的整体效率；另外，由于本方法采用傅里叶级数进行耦合运算，且傅里叶级数的收敛性相对较高，因此运算的精度也相对较高。此外，本发明还提供一种声压的耦合建模装置、设备及介质，有益效果同上所述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种声压的耦合建模方法的流程图；

图2为声腔与薄板模型的空间示意图；

图3(a)为声腔1依照本方法进行运算所得的结果与采用有限元方法进行运算所得结果的比较示意图；

图3(b)为声腔2依照本方法进行运算所得的结果与采用有限元方法进行运算所得结果的比较示意图；

图4(a)为声腔1中声源与对应接收腔之间在耦合处的连续性比较示意图；

图4(b)为声腔2中声源与对应接收腔之间在耦合处的连续性比较示意图；

图5为本发明实施例提供的一种声压的耦合建模装置的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

本发明的核心是提供一种声压的耦合建模方法，以相对提高分析声腔间耦合声场特性的整体效率。本发明的另一核心是提供一种装置、设备及介质。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

实施例一

图1为本发明实施例提供的一种声压的耦合建模方法的流程图。请参考图1，声压的耦合建模方法的具体步骤包括：

步骤s10：获取两声腔之间待耦合的声压。

需要说明的是，本步骤中的两声腔，即第一声腔与第二声腔，分别表征两个能够独立产生声源的声腔，声源在发声时所产生的振动导致介质的压强发声变化，进而产生声压。由于声压的获取难度较低，并且通过声压能够反映出声场的一系列特性，因此本方法进行不同声腔之间声压的耦合，以此获悉声腔之间的声场特性。

步骤s11：分别将两声压表示为三维形式的第一傅里叶级数。

其中，第一傅里叶级数中包含有第一附加项，以避免第一傅里叶级数在边界处的一阶导数值为零。

本步骤是在获取两声腔中的声压后，对声压进行傅里叶级数形式的转化，由于声压在声腔空间中呈三维形式的传递，因此本步骤中将分别将两声压转化为三维(x轴、y轴、z轴)形式的第一傅里叶级数，以与声压的实际传递特性相吻合。在本步骤中，为了避免第一傅里叶级数在边界处的一阶导数值为零而影响后续的耦合运算，应在第一傅里叶级数中加入附加项。另外，在设置附加项时，应考虑声腔壁面和薄板模型壁面的特性，即刚性或非刚性，以及壁面处声压的一阶导数与声波振速之间的关系来确定附加项系数和第一傅里叶级数之间的关系。下面以壁面特性为非刚性的情况为例，若由声压所转化的第一傅里叶级数为cos函数，则该第一傅里叶级数在壁面处的一阶导数为零，这与非刚性壁面可以传递声压的特性相矛盾，因此需要在第一傅里叶级数中增加附加项，如sin函数等，以确保该第一傅里叶级数在壁面处的一阶导数不为零。

步骤s12：在声压的耦合处设置薄板模型，将薄板模型的振动函数表示为二维形式的第二傅里叶级数。

其中，第一傅里叶级数以及第二傅里叶级数在各维度的上的展开项数n≥2.5*l/(c/f)，l为当前维度下声腔的长度，c为声速，f为运算频率上限；第二傅里叶级数中包含有第二附加项，以避免第二傅里叶级数在边界处的一阶导数值和三阶导数值为零，薄板模型的厚度取值范围为1×10^-6～1×10^-8m。

可以理解的是，本步骤预先规定了两个声压进行耦合的位置，进而在耦合处设置薄板模型，为两个声压提供耦合面，由于声压作用在薄板模型时，薄板模型的表面会根据声压的特性相应的进行振动，因此本步骤将薄板模型的振动函数表示为二维(x轴、y轴)形式的第二傅里叶级数，以能够与第一傅里叶级数进行耦合运算。

由于最终目的是实现声压之间的耦合，因此薄板模型不应该影响声压之间的耦合结果，进而本步骤中限定了薄板模型的厚度取值范围为1×10^-6～1×10^-8m，这此范围下，可以将薄板模型视为不存在的“虚拟板”，进而能够尽可能的降低声压间耦合结果的误差。另外，由于虚拟板为平面板，因此将振动函数表示为二维(x轴、y轴)形式的第二傅里叶级数，以与第一傅里叶级数进行耦合。

步骤s13：建立第一傅里叶级数与第二傅里叶级数之间的耦合方程，将耦合方程转化为耦合矩阵，并进行各耦合矩阵之间的耦合以构建耦合声腔系统模型。

需要说明的是，本步骤中建立第一傅里叶级数与傅里叶级数之间的耦合方程，就相当于建立了薄板模型与两声腔中声压之间的耦合关系。整体的耦合关系可以是：各声压分别与薄板模型耦合为第一耦合方程，各声压与薄板模型共同耦合为第二耦合方程，进而分别将第一耦合方程与第二耦合方程均转化为耦合矩阵，并进行耦合矩阵之间的耦合以得到最终的耦合声腔系统模型。

本发明所提供的声压的耦合建模方法，在获取声腔间待耦合的两个声压的声压后，分别将两个声压转化为第一傅里叶级数，并在两个声压的耦合处设置薄板模型，并将该薄板模型的振动函数转化为第二傅里叶级数；通过生成耦合方程建立各第一傅里叶级数与第二傅里叶级数之间的耦合关系，进而将耦合方程转化为耦合矩阵进而生成耦合声腔系统模型。可见，本方法通过在两声压间建立厚度足够小的薄板模型，因此通过声压与薄板模型进行耦合，相当于两声压之间直接进行耦合，进而通过耦合的结果作为分析声腔间耦合声场特性的耦合声腔系统模型。与有限元方法相比，本方法所采用的耦合方式运算维度较少，相对提高了分析声腔间耦合声场特性时的整体效率；另外，由于本方法采用傅里叶级数进行耦合运算，且傅里叶级数的收敛性相对较高，因此运算的精度也相对较高。

实施例二

在上述实施例的基础上，本发明还提供以下一系列优选的实施方式。

作为一种优选的实施方式，建立第一傅里叶级数与第二傅里叶级数之间的耦合方程具体为：

依照哈密顿原理，并以拉格朗日泛函的形式建立第一傅里叶级数与第二傅里叶级数之间的耦合方程。

需要说明的是，考虑到采用拉格朗日泛函建立耦合方程能够达到简便易行的整体效果，因此在本实施例中以拉格朗日泛函的形式建立第一傅里叶级数与第二傅里叶级数之间的耦合方程，相对提高了整体的耦合效率。

在具体情况下，声腔中的声压分别与薄板模型建立拉格朗日泛函的第一耦合方程可以为lroomi＝uroomi-troomi-wpanel&roomi-ws-wwalli，其中i＝1，2；uroomi为声腔内流体振动时的动能；troomi为声腔内流体振动时的势能，wpanel&roomi为薄板模型作用于声腔的机械功；ws为声源在声腔内所做的功；wwalli为声腔边界处阻抗因素所做的功。据此可知，第一声腔对应的拉格朗日泛函为lroom1＝uroom1-troom1-wpanel&room1-ws-wwal1l；第二声腔对应的拉格朗日泛函为lroom2＝uroom2-troom2-wpanel&room2-ws-wwall2。

其中其中i＝1，2；pi为第i个声腔中的声压；

其中ρ0为空气的密度；ω为声压的角频率；c0为在空气内声波的传播速度。

其中q＝q0δ(r-r0)；q0为单极子点声源的幅值；δ(r-r0)为dirac函数；r0为单极子点声源的位置；v为声腔内体积；pint为声腔内声压的表达式。需要说明的是，在dirac函数δ(r-r0)中，当r＝r0时δ(r-r0)＝∞；r≠r0时，δ(r-r0)＝0。

其中z为边壁处的声压阻抗值；s为边壁处的面积，j为单位复数。

薄板模型自身与声腔中声压之间建立拉格朗日泛函的第二耦合方程可以为lpanel＝upanel-tpanel+wroom1&panel-wroom2&panel；

其中，为薄板模型振动时的势能；μ为薄板模型的材料泊松比；d＝eh³/(12(1-μ²))为薄板模型的弯曲刚度；e为杨氏模量；kx0，kxa，ky0，kyb分别为薄板模型在四个边界处所受约束的直线弹簧刚度；kx0，kxa，ky0，kyb分别为薄板模型在四个边界处所受约束扭转弹簧刚度；

其中，为薄板模型的振动时的动能；ρ为薄板模型的材料密度；h为薄板模型的厚度；w为薄板模型的振动位移；ω为薄板模型的振动角频率；

其中，为第一声腔对薄板模型的做功，x1pc为薄板模型的中心点在第一声腔的坐标系下的x轴坐标值，y1pc为薄板模型的中心点在第一声腔的坐标系下的y轴坐标值，c1为第一声腔在z轴方向上的长度，p1为第一声腔内的声压；

其中，为第二声腔对薄板模型的做功，x2pc为薄板模型的中心点在第二声腔的坐标系下的x轴坐标值，y2pc为薄板模型的中心点在第二声腔的坐标系下的y轴坐标值，c2为第二声腔在z轴方向上的长度，p2是第二声腔内的声压。

在上述实施方式的基础上，作为一种优选的实施方式，将耦合方程转化为耦合矩阵，并进行各耦合矩阵之间的耦合以构建耦合声腔系统模型具体为：

依据瑞丽-里兹方法将耦合方程转化为耦合矩阵，并进行各耦合矩阵之间的耦合以构建耦合声腔系统模型。

需要说明的是，本实施方式中的瑞丽-里兹方法，用于形成相应的耦合矩阵，该矩阵对角线上的元素相等，平行于对角线上的元素也相等。由于该耦合矩阵具有构造简单的优势，因此本实施方式中通过瑞丽-里兹方法构建相应的耦合矩阵，效率更高。

在具体情况下，耦合声腔系统模型可以具体为

其中，p1、p2和w分别为两个第一傅里叶级数与第二傅里叶级数的系数；kroom1，kpanel，kroom2分别是第一声腔、薄板模型、第二声腔的刚度矩阵；mroom1，mpanel，mroom2分别是第一声腔、薄板模型、第二声腔的质量矩阵，cr1&p，cr2&p分别为第一声腔与薄板模型的耦合矩阵和第二声腔与薄板模型的耦合矩阵，分别为矩阵cr1&p和cr2&p的转置；fp为通过声源做功项得到；ω＝2πf0为声波传播的角频率，其中，f0为声波的传播频率。

此外，作为一种优选的实施方式，第一傅里叶级数具体为：

其中，x，y，z分别为声压在x轴，y轴，z轴方向上的坐标；均为第一傅里叶级数的展开项系数；mx，my，mz分别为第一傅里叶级数在x轴、y轴、z轴方向的展开项数；其中，a、b、c分别为声腔在x轴、y轴、z轴方向上的长度；ζti(t)＝(t/ai)²(t/ai-1)为第一附加项的表达式，且i＝1,2，t＝x，y，z。

此外，作为一种优选的实施方式，第二傅里叶级数具体为：

其中，amn，分别为第二傅里叶级数的展开项系数；m，n分别为第二傅里叶级数的展开项项数；λm＝mπ/a，λn＝nπ/b，a为薄板模型在x轴方向上的长度，b为薄板模型在y轴方向上的长度；与分别为第二附加项中的系数。

在上述实施方式的基础上，作为一种优选的实施方式，

当j＝1时，具体为具体为

当j＝2时，具体为具体为

当j＝3时，具体为具体为

当j＝4时，具体为具体为

需要说明的是，本实施方式中的附加项系数只是众多附加项系数取值中的一种，因此还可以在此基础上延伸出其他的附加项取值，在此不做限定。

此外，作为一种优选的实施方式，薄板模型的厚度取值为1×10^-7m。

需要说明的是，薄板模型的厚度取值为1×10^-7m时，薄板模型与声压耦合的结果相对准确。

实施例三

下面提供一种在实际场景下的实施例，请参考图2所示的声腔与薄板模型的空间示意图。

在本实施例中，薄板模型的厚度h＝1×10^-7m，声腔1：a1×b1×c1＝2×2.2×2.4m和声腔2：a2×b2×c2＝2.2×2.4×2.6m，其中声腔1和2分别采用各自子坐标系，即o1-x1-y1-z1和o2-x2-y2-z2，o2-x2-y2-z2坐标系的原点在o1-x1-y1-z1坐标系中的坐标为(0.2，0.2，0)m，此参数决定了两声腔的空间位置。耦合处(薄板模型板)尺寸(长、宽)为1×1.2m，耦合处中心点在声腔1和声腔2中的坐标分别是(1，1.1，0)m和(0.8，0.9，0)m。声腔中空气的材料参数为：声速c0＝340m/s,空气密度1.2kg/m³和损耗因子为0.02。图3(a)及图3(b)，是依照本方法进行运算所得的结果与采用有限元方法进行运算的结果比较示意图，其中图3(a)为对声腔1的中运算结果的比较示意图，图3(b)为对声腔2中运算结果的比较示意图。对比可知，本方法所得结果与采用有限元方法所得结果吻合良好。4(a)及图4(b)为在薄板模型两侧的声压在耦合处的连续性示意图，其中，图4(a)表示声腔1中声源与对应接收腔之间在耦合处的的连续性比较示意图，图4(b)表示声腔2中声源与对应接收腔之间在耦合处的的连续性比较示意图。由图4(a)及图4(b)可知薄板模型两侧的待耦合声压的连续性良好，满足声场耦合的基本条件。

实施例四

在上文中对于声压的耦合建模方法的实施例进行了详细的描述，本发明还提供一种与该方法对应的声压的耦合建模装置，由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

图5为本发明实施例提供的一种声压的耦合建模装置的结构图。本发明实施例提供的声压的耦合建模装置，包括：

声压获取模块10，用于获取两声腔之间待耦合的声压。

第一转化模块11，用于分别将两声压表示为三维形式的第一傅里叶级数；其中，第一傅里叶级数中包含有第一附加项，以避免第一傅里叶级数的一阶导数值为零。

第二转化模块12，用于在声压的耦合处设置薄板模型，将薄板模型的振动函数表示为二维形式的第二傅里叶级数；其中，第一傅里叶级数以及第二傅里叶级数在各维度的上的展开项数n≥2.5*l/(c/f)，l为当前维度下声腔的长度，c为声速，f为运算频率上限；第二傅里叶级数中包含有第二附加项，以避免第二傅里叶级数在边界处的一阶导数值和三阶导数值为零，薄板模型的厚度取值范围为1×10^-6～1×10^-8m。

耦合构建模块13，用于建立第一傅里叶级数与第二傅里叶级数之间的耦合方程，将耦合方程转化为耦合矩阵，并进行各耦合矩阵之间的耦合以构建耦合声腔系统模型。

本发明所提供的声压的耦合建模装置，在获取声腔间待耦合的两个声压的声压后，分别将两个声压转化为第一傅里叶级数，并在两个声压的耦合处设置薄板模型，并将该薄板模型的振动函数转化为第二傅里叶级数；通过生成耦合方程建立各第一傅里叶级数与第二傅里叶级数之间的耦合关系，进而将耦合方程转化为耦合矩阵进而生成耦合声腔系统模型。可见，本装置通过在两声压间建立厚度足够小的薄板模型，因此通过声压与薄板模型进行耦合，相当于两声压之间直接进行耦合，进而通过耦合的结果作为分析声腔间耦合声场特性的耦合声腔系统模型。与有限元方法相比，本装置所采用的耦合方式运算维度较少，相对提高了分析声腔间耦合声场特性时的整体效率；另外，由于本装置采用傅里叶级数进行耦合运算，且傅里叶级数的收敛性相对较高，因此运算的精度也相对较高。

实施例五

本发明还提供一种声压的耦合建模设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行计算机程序时实现如上述的声压的耦合建模方法的步骤。

本发明所提供的声压的耦合建模设备，在获取声腔间待耦合的两个声压的声压后，分别将两个声压转化为第一傅里叶级数，并在两个声压的耦合处设置薄板模型，并将该薄板模型的振动函数转化为第二傅里叶级数；通过生成耦合方程建立各第一傅里叶级数与第二傅里叶级数之间的耦合关系，进而将耦合方程转化为耦合矩阵进而生成耦合声腔系统模型。可见，本设备通过在两声压间建立厚度足够小的薄板模型，因此通过声压与薄板模型进行耦合，相当于两声压之间直接进行耦合，进而通过耦合的结果作为分析声腔间耦合声场特性的耦合声腔系统模型。与有限元方法相比，本设备所采用的耦合方式运算维度较少，相对提高了分析声腔间耦合声场特性时的整体效率；另外，由于本设备采用傅里叶级数进行耦合运算，且傅里叶级数的收敛性相对较高，因此运算的精度也相对较高。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述的声压的耦合建模方法的步骤。

本发明所提供的声压的耦合建模的计算机可读存储介质，在获取声腔间待耦合的两个声压的声压后，分别将两个声压转化为第一傅里叶级数，并在两个声压的耦合处设置薄板模型，并将该薄板模型的振动函数转化为第二傅里叶级数；通过生成耦合方程建立各第一傅里叶级数与第二傅里叶级数之间的耦合关系，进而将耦合方程转化为耦合矩阵进而生成耦合声腔系统模型。可见，本计算机可读存储介质通过在两声压间建立厚度足够小的薄板模型，因此通过声压与薄板模型进行耦合，相当于两声压之间直接进行耦合，进而通过耦合的结果作为分析声腔间耦合声场特性的耦合声腔系统模型。与有限元方法相比，本计算机可读存储介质所采用的耦合方式运算维度较少，相对提高了分析声腔间耦合声场特性时的整体效率；另外，由于本计算机可读存储介质采用傅里叶级数进行耦合运算，且傅里叶级数的收敛性相对较高，因此运算的精度也相对较高。

以上对本发明所提供的声压的耦合建模方法、装置、设备及介质进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。