專利名稱：橢球體聲聚能方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及為試驗所需而獲得強聲場的方法，特別涉及一種適用于在航天工程、醫(yī)學(xué)研究 及噪聲防護等研究過程中使用的橢球體聲聚能方法。
背景技術(shù)：
在國防工業(yè)中，如航天工程、醫(yī)學(xué)研究、噪聲防護等研究過程中，需要一種具有一定頻譜 要求的高聲強聲場環(huán)境，用以研究航天器材料及內(nèi)部儀器對強噪聲的依賴性，或者生物對強次 聲場的生理反應(yīng)。這種聲場的提供，對此類研究具有舉足輕重的意義，在某種程度上說，決定 了此類實驗的最終結(jié)果。
以往這種超強聲場的獲得主要依靠以下途徑完成，即使用大功率的聲源，在混響室或行波 管中得到。但隨著航天器對材料、儀器要求的提高，以及其本身體積的增大，若要得到試驗所 需的強聲場環(huán)境，就要求有一個在大功率聲源配合下的大型混響室。而這存在很多實際上的困 難，首先就聲源來說，目前大功率聲源不外乎有電動式揚聲器和調(diào)制氣流式揚聲器兩種，前者 由于輻射功率低的限制，要提供大空間、高聲壓級的混響聲場是不可能的。而后者雖然在理論 上是可以實現(xiàn)的，但實際操作上受到一定程度上的技術(shù)和材料的制約。如目前國產(chǎn)的1萬至2 萬聲瓦的調(diào)制氣流式揚聲器的壽命和頻響都不盡如人意，但使用的壓縮空氣量卻大的驚人。如 果要求再提高調(diào)制氣流式揚聲器的輸出聲功率，難度會更大，幾乎成為世界性難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種橢球體聲聚能方法，該方法使用目前已經(jīng)研發(fā)出來的聲源產(chǎn) 品，置入本發(fā)明所創(chuàng)建的"橢球體聲聚能室"中，把聲源輻射到空間的全部聲能，集聚到一個 較小的空間中，即聚能聲場中，大大提高了現(xiàn)有聲源的聲能利用率，達到創(chuàng)建符合頻譜要求的 高聲強聲場的環(huán)境要求。
本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采取的技術(shù)方案是 一種橢球體聲聚能方法，其特征為按下列步 驟進行
① 、設(shè)計橢球體聲聚能室
首先確定橢球體的簡正頻率與橢球體長軸有以下關(guān)系式Fn=C /[2a/(n+0.54)]，然后根 據(jù)關(guān)系式求出橢球體長軸的設(shè)計尺寸；其中Fn為橢球體內(nèi)聲場的第n階"簡正頻率"；C為聲 速；n為"簡正頻率"的階數(shù)；0. 54為平均相位損失系數(shù)；2a為橢球體的長軸尺寸；再設(shè)計橢 球體的兩個短軸尺寸；然后按照橢球體長軸和兩個短軸的設(shè)計尺寸制造橢球體聲聚能室；
② 、確定橢球體聲聚能室內(nèi)聲源焦點及點聚焦聲場焦點的位置或者確定橢球體聲聚能室內(nèi) 聲源位置及線聚焦聲場區(qū)域的位置
首先根據(jù)橢圓兩焦點之間距離公式C = V"2-先確定橢球體聲聚能室內(nèi)聲源焦點至聚焦聲場焦點的距離，再在橢球體長軸上確定聲源焦點及點聚焦聲場焦點的位置，或者根據(jù)聲源焦
點及點聚焦聲場焦點的位置確定橢球體聲聚能室內(nèi)聲源位置及線聚焦聲場區(qū)域內(nèi)；
③ 、選擇和安裝聲源
將選擇好的聲源安裝在橢球體聲聚能室內(nèi)聲源焦點位置上，且將被測物置于點聚焦聲場 焦點位置上，或者將兩個以上聲源安裝在橢球體聲聚能室內(nèi)與聲源焦點左右相鄰的位置上，且 將被測物置于與點聚焦聲場焦點左右相鄰的線聚焦聲場區(qū)域的位置上；
、接通聲源的信號源后，聲源產(chǎn)生的聲波從橢球體聲聚能室內(nèi)的聲源焦點處經(jīng)橢球體內(nèi) 壁的反射聚集在點聚焦聲場焦點或線聚焦聲場區(qū)域內(nèi)。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明可以使用聲輸出較小的聲源，達到數(shù)倍于聲源可建立的 聲場之強度。在橢球體內(nèi)聚能聲場的聲壓級可以比聲源在自由聲場中得到的聲壓級高 25-34dB，可大大地節(jié)省研制新型大功率聲源所需的大量人力、物力資源，節(jié)省為驅(qū)動氣動揚 聲器所需的超大規(guī)模氣源等費用。2、橢球體聚能聲場的高強度噪聲場，可廣泛應(yīng)用于制造航
天器的材料和適用于航天器的儀器做聲疲勞試驗和適應(yīng)性實驗。亦可供醫(yī)學(xué)研究人員做高強度 噪聲對人體、對動植物的影響程度試驗或如何防護的試驗等。


圖1是橢球體聲聚能室內(nèi)聲源焦點及點聚焦聲場焦點示意圖。 圖2是聲源發(fā)出的聲波形成點聚焦聲場示意圖。 圖3、圖4是聲源發(fā)出的聲波形成線聚焦聲場示意圖。 圖5是實施例1中聲源安裝方式示意圖。
圖6是實施例1中用正弦信號測量的消聲室內(nèi)和橢球體內(nèi)頻響曲線對比圖。
圖7是實施例1中用倍頻程粉紅噪聲測量的消聲室內(nèi)和橢球體內(nèi)頻響曲線對比圖。
圖8是實施例2中聲源安裝方式示意圖。
圖9是實施例2中用正弦信號測量的消聲室內(nèi)和橢球體內(nèi)頻響曲線對比圖。 圖10是實施例2中用倍頻程粉紅噪聲測量的消聲室內(nèi)和橢球體內(nèi)頻響曲線對比圖。
具體實施例方式
參照附圖，橢球體聲聚能方法按下列步驟進行 ①、設(shè)計橢球體聲聚能室
首先確定橢球體的簡正頻率與橢球體長軸有以下關(guān)系式Fn=C /[2a/(n+0.54)]，然后根 據(jù)關(guān)系式求出橢球體長軸的設(shè)計尺寸；其中Fn為橢球體內(nèi)聲場的第n階"簡正頻率"；C為聲 速；n為"簡正頻率"的階數(shù)；0. 54為平均相位損失系數(shù)；2a為橢球體的長軸尺寸；根據(jù)實際 需要(聲源、試件尺寸，制造成本等)再設(shè)計橢球體的兩個短軸尺寸，推薦使用兩個短軸相等 的旋轉(zhuǎn)橢球體；然后按照橢球體長軸和短軸的設(shè)計尺寸制造橢球體聲聚能室。
橢球體聲聚能室以橢球體的幾何中心0為三維坐標(biāo)的原點，水平面上的x軸為橢球體的長 軸；水平面上的y軸為橢球體的一個短軸，垂直于水平面的軸為橢球體的另一個短軸，如果兩 個短軸相等，這個橢球體就是一個旋轉(zhuǎn)橢球體。橢球體聲聚能室的尺寸大小可視需要而定:若 需要頻率在100Hz以上，簡正頻率間隔小于20Hz的聚能聲場，可選擇長軸為9m，短軸7. 2m 左右為宜。若需要頻率在150Hz以上，簡正頻率小于20Hz的聚能聲場，則可以選擇長軸為6m， 短軸4. 8m左右為宜。
②、確定橢球體聲聚能室內(nèi)聲源焦點及點聚焦聲場焦點的位置或者確定橢球體聲聚能室 內(nèi)兩個以上聲源焦點及線聚焦聲場焦點的位置
首先根據(jù)橢圓兩焦點之間距離公式c = ;2-先求出橢球體聲聚能室內(nèi)聲源焦點至聚焦
聲場焦點的距離，再在橢球體長軸上確定聲源焦點及點聚焦聲場焦點的位置，或者根據(jù)聲源焦 點及點聚焦聲場焦點的位置確定橢球體聲聚能室內(nèi)聲源位置及線聚焦聲場區(qū)域的位置。
在平面直角坐標(biāo)系中，橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為《+ ^ = 1 其中aX)， b>0。 a、 b中較大者為橢
圓長半軸長，較短者為短半軸長。當(dāng)Pb時，焦點在x軸上，焦距=2"c"。2-&
對于旋轉(zhuǎn)橢球體，可以根據(jù)以上公式找出橢球體長軸上的兩個焦點，兩個焦點對稱地位于 橢球體幾何中心O的兩側(cè)，如圖1所示。利用橢球體聲聚焦的特性，通過選擇聲源性能和聲源 的安裝位置，可在橢球體內(nèi)創(chuàng)建一個希望得到的頻譜和強度的聚能聲場空間。
③、選擇和安裝聲源
將選擇好的聲源安裝在橢球體聲聚能室內(nèi)聲源焦點位置上，且將被測物置于點聚焦聲場焦 點位置上，或者將兩個以上聲源安裝在橢球體聲聚能室內(nèi)與聲源焦點左右相鄰的位置上，且將 被測物置于與點聚焦聲場焦點左右相鄰的線聚焦聲場區(qū)域位置上。
利用橢球體的聲聚焦特性，從橢球體一個焦點發(fā)出的聲波都將在另一個焦點會聚把聲源 置于橢球體內(nèi)聲源焦點上，可在橢球體內(nèi)聚焦聲場焦點形成聲音的點聚焦聲場，如圖2所示。
由點聚焦聲場介紹可知，在聚焦很好的頻段內(nèi)，聲能都集中在以聚焦聲場焦點為中心的一 個較小區(qū)域內(nèi)。如果要對某材料或物體做高聲強噪聲試驗時，被試材料或器件的樣件只能限制 在三維空間都不太大的范圍內(nèi)。要做長條形的樣品試驗，就必須使點聚焦聲場變?yōu)榫€聚焦聲場 才行。通過讓聲源以聲源焦點為中心左右移動，測量以點聚焦焦點為中心左右移動的各點的聲 場變化情況，找到了線聚焦聲場。
也就是說，當(dāng)聲源從左焦點沿長軸向橢球中心方向移動時，聚焦聲場焦點處的聚焦區(qū)域 也向橢球中心方向移動，并且聚焦區(qū)域沿長軸向中心方向延長，伴隨著聚焦區(qū)域的延長，聲壓 級有所下降，如圖3所示。相反，當(dāng)聲源從聲源焦點沿長軸向離開橢球體中心方向移動時，聚 焦聲場焦點處的聚焦區(qū)域也向離開橢球體中心方向移動。并且聚焦區(qū)域沿長軸向離開中心方向
延長，伴隨著聚焦區(qū)域的延長，聲壓級有所下降，如圖4所示。如果用三只揚聲器，安裝在橢 球體的長軸線上，且置于聲源焦點及聲源焦點左、右方各一只，3三只揚聲器同時發(fā)聲時，在 橢球體的聚焦聲場焦點處就會出現(xiàn)一個以聲聚焦焦點為中心且沿長軸方向的線聚焦聲場。其線 聚焦聲場的聚能區(qū)域內(nèi)的聲壓級是三只揚聲器的聚焦性能的疊加。
、接通聲源的信號源后，聲源產(chǎn)生的聲波從橢球體聲聚能室內(nèi)的聲源焦點處經(jīng)橢球體內(nèi) 壁的反射聚集在點聚焦聲場焦點或線聚焦聲場焦點處。
下面結(jié)合實施例進一步闡述本發(fā)明
實施例1:
首先制作一個橢球體聲聚能室的模型下面的所有實驗都是在此模型中進行的。這個模型 的長軸為1500mm,短軸為1200mm(注兩個短軸的長度相等，都是1200ram，是一個旋轉(zhuǎn)橢球體)， 兩個焦點都在長軸上，焦點之間的距離為900mm，每一個焦點到橢球體幾何中心0的距離都是 450m，聲源選擇(J)50紙盆揚聲器。
聲源處理為了防止揚聲器向后輻射的聲波與向前輻射的聲波相互干涉，需把向后輻射的 聲波屏蔽掉。因此，將一個導(dǎo)磁碗扣在4 50紙盆揚聲器的后面，用以防止向后輻射的聲波輻射 出去。
安裝方式直接安裝于橢球體聲聚能室內(nèi)聲源焦點DO上，傳聲器置于點聚焦聲場焦點MO 上，如圖5所示。
測試過程
① 、將處理完畢的①50紙盆揚聲器在消聲室中用lmlW的測試條件用正弦信號測量出頻響 曲線，如圖6所示。
② 、再把處理完畢的①50紙盆揚聲器置于橢球體模型中的聲源焦點DO上，同樣饋以1W 的電功率，用正弦信號測量出頻響曲線，如圖6所示。
③ 、對比上述兩條頻響曲線可以看出，在橢球體內(nèi)測出的頻響曲線上的各點聲壓級平均 比消聲室中測出的頻響曲線高20-30dB左右。
如果改用倍頻程粉紅噪聲信號測量，更能說明橢球體的聲聚焦特性。圖7是使用粉紅噪 聲信號重復(fù)上述測量所得的曲線。從這組曲線可以看出，在125Hz以上的各倍頻帶，橢球體 的聲壓級增益都在26dB以上，聲聚焦效果非常明顯。 實施例2:
聲源選擇①130復(fù)合盆揚聲器
聲源處理為了防止揚聲器向后輻射的聲波與向前輻射的聲波相互干涉，把此揚聲器放入 一個①140M00mm的圓形塑料管閉箱中(后部封閉)。為了擴展揚聲器的低頻響應(yīng)，在揚聲器輻 射面前方安裝一個①140*2400mra的聲諧振管。
安裝方式將聲諧振管的開口端通過垂直于長軸且朝著聲源焦點方向進入橢球體聲聚能室 內(nèi)部，使聲諧振管開口端正好與橢球體的聲源焦點DO對齊，傳聲器置于點聚焦焦點MO上，如 圖8所示。
測試過程
①.將處理完畢的。130復(fù)合盆揚聲器在消聲室中用lmlW的測試條件用正弦信號測量出
頻響曲線，如圖9所示。
② .再把處理完畢的0130復(fù)合盆揚聲器置于橢球體模型中的聲源焦點上，同樣饋以1W 的電功率，用正弦信號測量出頻響曲線，如圖9所示。
③ .對比上述兩條頻響曲線可以看出，在橢球體內(nèi)測出的頻響曲線上的各點聲壓級平均 比消聲室中測出的頻響曲線高20-30dB左右。
如果改用倍頻程粉紅噪聲信號測量，更能說明橢球體的聲聚焦特性。圖10是使用粉紅噪 聲信號重復(fù)上述測量所得的曲線。從這組曲線可以看出，在125Hz以上的各倍頻帶(除了 250Hz 倍頻帶以外)，橢球體的聲壓級增益都在26dB以上，聲聚焦效果非常明顯。
理論分析認(rèn)為，250Hz倍頻帶增益稍低的原因是
① .①130ram粗的一條聲管，占據(jù)了橢球體左焦點附近的大部分空間，這里，聲管尺寸對 于橢球體模型尺寸來說，不能算是一個點聲源了，對于橢球體的聚焦聲場可能有一些影響。
② .傳聲器的位置距離橢球體右頂點是0. 3m左右，這個距離正好是286Hz的1/4波長，而 1/4波長為墻面入射波與反射波疊加后的聲壓級最低點。
286Hz臨近頻率的聲壓級也是較低點，這一頻段都在以250Hz為中心頻率的倍頻帶中，所 以此倍頻帶較其它倍頻帶增益稍低。
要解決以上問題不難，只要把橢球體的尺寸放大，如把長軸增大至6m，此谷值倍頻帶就可 降至63Hz 了。
簡正頻率公式的推導(dǎo)分析過程及試驗數(shù)據(jù)分析圖6和圖9，兩種揚聲器在不同環(huán)境中用 正弦信號測得的頻響曲線對比圖可知-
(1) 在橢球體內(nèi)測得的頻響曲線的平均聲壓級水平，比在消聲室內(nèi)測得的頻響曲線的平 均聲壓級水平，高出30dB左右。
(2) 在橢球體內(nèi)測得的頻響曲線和在消聲室內(nèi)測得的頻響曲線對比，其曲線上出現(xiàn)了很 多尖銳的峰值。通常在一般的矩形房間中，存在有許多固有的簡正振動模式，即房間的"簡正 頻率"。這些矩形房間的"簡正頻率"是可以依據(jù)房間的三維尺寸，通過公式計算出來的。而 在橢球體內(nèi)，這些頻響曲線上按照一定規(guī)律出現(xiàn)的尖銳峰值所對應(yīng)的頻率，是否也是橢球體"房 間"的"簡正頻率"呢。
把在DOMO符號記錄為聲源置于聲源焦點DO，傳聲器置于聚焦聲場焦點MO測得的結(jié)果； 把D10M-20符號記錄為聲源置于聲源焦點以右10cm的位置，傳聲器置于聚焦聲場焦點以右 20cm的位置;把D-10M30符號記錄為聲源置于聲源焦點以左lOcm，傳聲器置于聚焦聲場焦點 以左30cm的位置；……..等等，依次類推。總之，聲源和傳聲器位置正負(fù)符號的設(shè)定是向 著中心O的方向為正，遠(yuǎn)離中心O的方向為負(fù)。
通過對圖6、圖9 (及更多的揚聲器品種在橢球體內(nèi)用正弦信號測得的頻響曲線)進行分 析，把這些曲線上各尖銳的聲壓級峰值點的頻率記錄下來進行比較。
下面是測試記錄中的一部分表中fl代表第一個峰的頻率；f2代表第二個峰的頻率；.........
依次類推。
Flf2f3f4f5f6f7f8f9
DOMO165272375487580690■900975
D0M101652653874875806907759001000
廳201652723874875806908009001060
廳-10165272365487580690800■1000
DOM—201652723654625806908009001000
分析這些數(shù)據(jù)可知
第一峰值頻率fl都是165Hz; 以下是相鄰兩峰頻的差值 第二峰頻率f2在265-272Hz之間變化，平均值270. 6Hz, f2-fl=105. 6Hz. 第三峰頻率f3在365-387Hz之間變化，平均值375. 8Hz， f3-f2=105. 2Hz. 第四峰頻率f4在462-487Hz之間變化，平均值482. OHz, f4-f 3=106. 2Hz.
第五峰頻率f5都是580Hz， 第六峰頻率都是690Hz,
第七峰頻率f7在775-800Hz之間變化，平均值795. OHz， 第八峰頻率f8都是900Hz,
第九峰頻率f9在975-1060Hz之間變化，平均值1007Hz
f5-f4:98.OHz. f6-f5=110Hz. f7-±'6=105. 0Hz. f8-f7=105. 0Hz. f9—f8=107Hz.等等。
根據(jù)這些數(shù)據(jù)分析這些"峰值頻率"之間是有一定規(guī)律的，就是相鄰兩個"峰值頻率" 之差，幾乎都在105Hz左右，分布的很均勻。這些"峰值頻率"是怎樣產(chǎn)生的？為什么相鄰兩 個"峰值頻率"之差幾乎是相等的，對于尺寸確定的橢球體，這個頻率之差是否是個常數(shù)？ 就此問題，通過研究和探討認(rèn)為上述在橢球體內(nèi)測量的頻響曲線上的尖銳峰值點的頻率，就 是橢球體的房間"簡正頻率"。
參照圖2,從聲源焦點D0輻射出的聲波，向著橢球體內(nèi)部的各個方向傳播。遇到橢球體內(nèi) 壁面經(jīng)反射后全部聚焦到聚焦聲場焦點MO上。聲波穿過聚焦聲場焦點MO后繼續(xù)前進，直到又 遇到橢球體內(nèi)部壁面的另一個點，再經(jīng)反射，回到聲源焦點D0。
可以證明，聲音經(jīng)過幾次反射后，原來橢球體內(nèi)各種不同方向傳播的聲音"聲線"(聲音 傳播的路線)就幾乎全部變得與橢球體的長軸(x軸)平行了。因為橢球體內(nèi)部是由全反射材 料制成的，每次反射聲能損失很小，所以聲音在橢球內(nèi)傳播的絕大部分時間都是在沿著與長軸 (x軸)平行的方向來回反射和震蕩。
因為橢圓具有這樣的特性從橢圓上任意一點到橢圓兩個焦點的距離之和為常數(shù)，所以可 以證明這個常數(shù)就是橢圓長軸的長度(這里不再證明)。
所以，從橢球體任意一個焦點發(fā)出的聲波，或經(jīng)過任意一個焦點的聲波，經(jīng)兩次反射后再
回到此焦點，所經(jīng)過的路程(聲程)都是2倍的長軸長度(2a)。
應(yīng)該說明的是，因為我們在制作此橢球體模型時，考慮到要在長軸方向上兩個端點處便于 安裝揚聲器和傳聲器，所以在長軸的兩端各制作了一個0)13(^50mm的透聲圓筒，伸出橢球體外。 測試時，從外面用平板堵住兩端，相當(dāng)于長軸兩端各增加了 0. 05m的長度，長軸共增加了 0. 10m。 這樣，長軸就變成了 1. 60m。
因為聲波在橢球內(nèi)經(jīng)幾次反射后，就基本上都在幾乎平行于長軸的方向來回反射了 。所以， 計算聲程時，長軸尺寸按1.6m是合適的。從焦點出發(fā)的聲波，再回到此焦點所走過的"聲程" 是2倍的長軸即2a=2X 1.6=3. 2m。
考慮到聲波在橢球體內(nèi)由一個焦點向各個方向傳播。向每個方向傳播的聲波都要經(jīng)過兩次 反射，才能回到此焦點。向各個方向傳播的聲波，每個方向的反射角和入射角都不相同，返回 到此焦點時的聲波方向與聲波原來發(fā)出時的方向也不相同。所以，聲波在橢球內(nèi)傳播一個來回 的平均相位損失是一個非常不好計算的量，只有通過多次試驗，有可能得到平均相位損失值。 從而計算出損失的波長數(shù)。
設(shè)聲波在橢球體內(nèi)從某焦點發(fā)出，經(jīng)兩次反射又回到此焦點，總相位損失為0.54A。則橢 球體內(nèi)的各"簡正頻率"的數(shù)值，可以按下式計算
Fn=C /[2a/(n+0. 54)]。 .....................(1)
其中，F(xiàn)n是橢球內(nèi)聲場的第n階"簡正頻率"。 C是聲速(常溫下為343米/秒)。 n是一個數(shù)字(第n階"簡正頻率"就取n)。 0. 54是平均相位損失系數(shù)。
根據(jù)橢球體長軸尺寸，由(l)式可以試算出房間各階"簡正頻率"的數(shù)值
Fl =343/(1. 60*2/1. 54) =107*1. 54= 165Hz 相鄰兩階之間的頻率差
F2 =343/(3. 20/2. 54)=107*2. 54:271Hz ............ F2-Fl=106Hz
F3=107*3. 54=378Hz....................................... F3-F2=107Hz
F4 =107*4. 54=485Hz .................................... F4—F3=107HzF5=107*5. 54=593Hz .................................... F5-F4=108Hz
F6=107*6. 54=700Hz .................................... F6-F5=107Hz
F7=107*7. 54=807Hz .................................... F7-F6=107Hz
F8=107*8. 54=914Hz .................................... F8-F7=107Hz
F9=107*9. 54=1020Hz ................................. F9-F8:106Hz
……等等。
可見，按照橢球體模型的實際尺寸和簡正頻率的計算公式(1)計算Mi來的橢球體各階"簡 正頻率"值，與前面實測的"簡正頻率"值基本相符。即便有一些偏差，也可能是因為聲源(揚 聲器)有一定的體積，不是一個真正的點聲源；另一方面，橢球體模型的制作，也不是非常規(guī) 矩的，會有一點誤差所至。
本發(fā)明中獲得的所有試驗數(shù)據(jù)均通過丹麥B&K公司生產(chǎn)的PULSE 3560B動態(tài)信號采集分析 系統(tǒng)測量的。
另外在橢球體聚能室設(shè)計上要還要注意的兒個技術(shù)關(guān)鍵
1、 橢球體的選材必須是材質(zhì)堅硬，具有聲全反射和隔聲性能良好的材料，質(zhì)量越大越好， 球體內(nèi)表面應(yīng)均勻光滑。
2、 為了在橢球體內(nèi)兩個焦點處安裝聲源，傳聲器(或試驗樣件)可在橢球體的短軸方向 開一個門，供人員出入和器材搬運，必須保證門的內(nèi)表面與球體一致，并有有效的隔聲措施。
3、 選用調(diào)制氣流揚聲器做為聲源時必須保持氣體的清潔、干凈(無油污)，并在橢球體短 軸方向開一個排氣孔。
權(quán)利要求
1、一種橢球體聲聚能方法，其特征為按下列步驟進行①、設(shè)計橢球體聲聚能室首先確定橢球體的簡正頻率與橢球體長軸有以下關(guān)系式Fn＝C/[2a/(n+0.54)]，然后根據(jù)關(guān)系式求出橢球體長軸的設(shè)計尺寸；其中Fn為橢球體內(nèi)聲場的第n階簡正頻率；C為聲速；n為簡正頻率的階數(shù)；0.54為平均相位損失系數(shù)；2a為橢球體的長軸尺寸；再設(shè)計橢球體的兩個短軸尺寸；然后按照橢球體長軸和兩個短軸的設(shè)計尺寸制造橢球體聲聚能室；②、確定橢球體聲聚能室內(nèi)聲源焦點及點聚焦聲場焦點的位置或者確定橢球體聲聚能室內(nèi)聲源位置及線聚焦聲場區(qū)域的位置首先根據(jù)橢圓兩焦點之間距離公式先確定橢球體聲聚能室內(nèi)聲源焦點至聚焦聲場焦點的距離，再在橢球體長軸上確定聲源焦點及點聚焦聲場焦點的位置，或者根據(jù)聲源焦點及點聚焦聲場焦點的位置確定橢球體聲聚能室內(nèi)聲源位置及線聚焦聲場區(qū)域的位置；③、選擇和安裝聲源將選擇好的聲源安裝在橢球體聲聚能室內(nèi)聲源焦點位置上，且將被測物置于點聚焦聲場焦點位置上，或者將兩個以上聲源安裝在橢球體聲聚能室內(nèi)與聲源焦點左右相鄰的位置上，且將被測物置于與點聚焦聲場焦點左右相鄰的線聚焦聲場區(qū)域的位置上；④、接通聲源的信號源后，聲源產(chǎn)生的聲波從橢球體聲聚能室內(nèi)的聲源焦點處經(jīng)橢球體內(nèi)壁的反射聚集在點聚焦聲場焦點或線聚焦聲場區(qū)域內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用于在航天工程、醫(yī)學(xué)研究及噪聲防護等研究過程中使用的橢球體聲聚能方法，該方法按下列步驟進行①設(shè)計橢球體聲聚能室；②確定橢球體聲聚能室內(nèi)聲源焦點及點聚焦聲場焦點的位置或者確定橢球體聲聚能室內(nèi)聲源位置及線聚焦聲場區(qū)域的位置；③選擇和安裝聲源；④接通聲源的信號源后，聲源產(chǎn)生的聲波從橢球體聲聚能室內(nèi)的聲源焦點處經(jīng)橢球體內(nèi)壁的反射聚集在點聚焦聲場焦點或線聚焦聲場區(qū)域內(nèi)。本發(fā)明可以使用聲輸出較小的聲源，達到數(shù)倍于聲源可建立的聲場之強度。在橢球體內(nèi)聚能聲場的聲壓級可以比聲源在自由聲場中得到的聲壓級高25-34dB，可大大地節(jié)省研制新型大功率聲源所需的大量人力、物力資源，節(jié)省為驅(qū)動氣動揚聲器所需的超大規(guī)模氣源等費用。
文檔編號G10K11/28GK101383147SQ20081015231
公開日2009年3月11日 申請日期2008年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月14日
發(fā)明者孫振華, 張吉宏, 張積元, 趙顯揚, 龍江霞 申請人:天津市中環(huán)電子信息集團有限公司;天津中環(huán)真美聲學(xué)技術(shù)有限公司