專利名稱：壓力速度法聲場(chǎng)分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物理專業(yè)中噪聲類領(lǐng)域聲場(chǎng)分離方法，具體的說(shuō)是一種壓力速度 法聲場(chǎng)分離方法。
背景技術(shù)：
在實(shí)際測(cè)量時(shí)，通常會(huì)遇到測(cè)量面兩側(cè)都有聲源，或是測(cè)量面的一側(cè)存在反 射或散射。而實(shí)際工程中，為了更加準(zhǔn)確地研究實(shí)際聲源的聲輻射特性或反射面 的反射特性，需要將來(lái)自測(cè)量面兩側(cè)的輻射聲分離開(kāi)來(lái)。G. Weinreich等在1980 年提出采用兩個(gè)靠得很近測(cè)量面測(cè)量的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)入射波和輻射波的分離。G. V. Frisk在E. G. Williams等提出的近場(chǎng)聲全息技術(shù)和G. Weinreich等提出的雙 面測(cè)量方法的基礎(chǔ)上，建立了基于空間FFT法的雙測(cè)量面聲場(chǎng)分離方法。該方法 在隨后的一段時(shí)間里得到進(jìn)一步應(yīng)用和發(fā)展。M. Tamura詳細(xì)建立了通過(guò)雙面測(cè) 量，再采用二維空間FFT法實(shí)現(xiàn)的聲場(chǎng)分離公式，并通過(guò)數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)成功求 得反射界面的反射系數(shù)。Z. Hu和J. S. Bolton也對(duì)采用該方法測(cè)量平面波反 射系數(shù)進(jìn)行了進(jìn)一步驗(yàn)證。M. T. Cheng等建立了迪卡爾坐標(biāo)和柱面坐標(biāo)下的雙 測(cè)量面聲場(chǎng)分離公式，并用于實(shí)現(xiàn)散射聲場(chǎng)的分離，分析了該方法分離散射場(chǎng)的 敏感性。F. Yu等成功采用該方法分離近場(chǎng)聲全息測(cè)量過(guò)程中全息面上來(lái)自背向 的噪聲?；诳臻gFFT法的雙測(cè)量面聲場(chǎng)分離方法有其固有的缺陷 一方面對(duì)測(cè) 量面的形狀有限制，即只能是平面、柱面或球面等規(guī)則形狀；另一方面受到FFT 算法的影響，分離誤差較大，尤其是在來(lái)自測(cè)量面兩側(cè)聲壓相差較大時(shí)，其誤差 尤為明顯。F. Jacobsen等在J. Hald提出的方法的基礎(chǔ)上，提出了基于聲壓和速度測(cè) 量的統(tǒng)計(jì)最優(yōu)聲場(chǎng)分離方法，該方法采用Microflow公司的p-u聲強(qiáng)探頭同時(shí)測(cè) 量聲場(chǎng)全息面上的聲壓和質(zhì)點(diǎn)振速，再采用建立的聯(lián)合求解公式實(shí)現(xiàn)來(lái)自全息面 兩側(cè)的輻射聲場(chǎng)分離。該方法的缺陷對(duì)測(cè)量面的形狀有限制，即只能是平面、 柱面或球面等規(guī)則形狀。C. Langrenne等提出一種基于邊界元法的雙面聲場(chǎng)分離方法。該方法首先 測(cè)量?jī)蓚€(gè)包絡(luò)聲源的平行等間距測(cè)量面上的聲壓；再采用Helmholtz積分法分離入射和輻射聲壓場(chǎng)。該方法的缺陷存在奇異積分、解的非唯一性等處理，計(jì)算效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題是避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種 實(shí)現(xiàn)方便、適用于任意形狀測(cè)量面、計(jì)算穩(wěn)定性好、計(jì)算精度高的采用等效源法 實(shí)現(xiàn)、壓力速度測(cè)量的聲場(chǎng)分離方法。本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明方法按如下步驟進(jìn)行a、 測(cè)量測(cè)量面S上的聲壓信息在由聲源1和聲源2構(gòu)成的被測(cè)聲場(chǎng)中，位于聲源1與聲源2之間有測(cè)量面 S在測(cè)量面上分別分布有測(cè)量網(wǎng)格點(diǎn)，相鄰網(wǎng)格點(diǎn)之間的距離小于半個(gè)波長(zhǎng)； 測(cè)量測(cè)量面上各網(wǎng)格點(diǎn)處的聲壓幅值和相位信息獲得測(cè)量面上的聲壓；所述被測(cè) 聲場(chǎng)為穩(wěn)態(tài)聲場(chǎng)；b、 在測(cè)量面5"與聲源1之間設(shè)定虛源面《，在測(cè)量面S與聲源2之間設(shè)定虛源面&',并在兩虛源面上分別分布有等效源，等效源的個(gè)數(shù)不大于對(duì)應(yīng)測(cè)量面網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)數(shù)；所述等效源為標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)源、面源或體源；c、 建立等效源與所述測(cè)量面5"上聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度之間的傳遞關(guān)系A(chǔ) = A、v2=v;『2， 其中p,為聲源1在測(cè)量面5"上所輻射的聲壓、 p2為聲源2在測(cè)量面5"上所 輻射的聲壓、v,為聲源1在測(cè)量面S上所輻射的質(zhì)點(diǎn)速度、^為聲源2在測(cè)量面S上輻 射的質(zhì)點(diǎn)速度、K為虛源面《上等效源權(quán)重矢量、 罵為虛源面《上等效源權(quán)重矢且 里、/^為虛源面《上等效源與測(cè)量面S上聲壓之間的傳遞矩陣、 v:為虛源面《上等效源與測(cè)量面S上質(zhì)點(diǎn)速度之間的傳遞矩陣、p;為虛源面《上等效源與測(cè)量面5"上聲壓之間的傳遞矩陣、V;為虛源面《上等效源與測(cè)量面5"上質(zhì)點(diǎn)速度之間的傳遞矩陣；d、 建立測(cè)量面5"上聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度與兩側(cè)聲源輻射聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度的關(guān)系/ = A + />2V二Vj+V2， 其中/7為測(cè)量面5"上測(cè)量的聲壓、 V為測(cè)量面S上測(cè)量的質(zhì)點(diǎn)速度；e、 分離測(cè)量面6"上由兩側(cè)聲源輻射的聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度根據(jù)步驟c所建立的傳遞關(guān)系和步驟d所建立的測(cè)量面5"上聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度 與兩側(cè)聲源輻射聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度的關(guān)系，聯(lián)合求解獲得測(cè)量面5"上由聲源1和聲 源2分別輻射的聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度Pl = Pi* (A* - AW )+ O - G2V) Vl =《(A - G2V1* )+ _ G2V)p2 ";o;o-《v)"2=v; —)+o -《v)，其中各網(wǎng)格點(diǎn)上的聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度幅值和相位信息的測(cè)量是采用單個(gè)或多個(gè)傳 聲器和質(zhì)點(diǎn)速度傳感器在測(cè)量面上分別掃描、采用聲強(qiáng)探頭陣列在測(cè)量面上快 照、或采用單個(gè)或多個(gè)聲強(qiáng)探頭陣列在測(cè)量面上掃描獲得。測(cè)量面^為任意形狀面。本發(fā)明方法是測(cè)量測(cè)量面s上的聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度，采用等效源法來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量 面上由兩側(cè)聲源輻射聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度的分離。 本發(fā)明的理論模型等效源法的基本思想是采用分布在聲源內(nèi)部的一系列等效源加權(quán)疊加來(lái)近 似實(shí)際聲場(chǎng)，此時(shí)只需確定這些等效源的源強(qiáng)即可預(yù)測(cè)整個(gè)聲場(chǎng)。在實(shí)際求解過(guò) 程中，等效源的源強(qiáng)可以通過(guò)測(cè)量的聲源的邊界條件(聲壓或法向振速)來(lái)確定。 對(duì)于聲場(chǎng)中任一個(gè)測(cè)量面,也可以通過(guò)在該面的背離分析域內(nèi)虛源面上分布等效 源來(lái)近似在該面前方區(qū)域的輻射聲場(chǎng)。參見(jiàn)圖1，測(cè)量面5"的右側(cè)區(qū)域場(chǎng)點(diǎn)r處聲學(xué)量可以由分布在該面左側(cè)虛源 面5>御一系列等效源近似獲得。設(shè)測(cè)量面S和虛源面6V上分別分布了 #個(gè)測(cè)量 點(diǎn)和W個(gè)等效源，第i個(gè)等效源在場(chǎng)點(diǎn)r處的輻射聲壓為A'(r)和粒子速度為v,'(r)，則場(chǎng)點(diǎn)r處的實(shí)際輻射聲壓可表示為<formula>formula see original document page 7</formula> (1)<formula>formula see original document page 7</formula>(2),=1式中w,為/個(gè)等效源所對(duì)應(yīng)的源強(qiáng)。各等效源的源強(qiáng)由測(cè)量面的邊界條件確定， 由等式(1)可得測(cè)量面5"上i/個(gè)測(cè)量點(diǎn)的聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度可以表示為<formula>formula see original document page 7</formula>(3)式中，式(3)寫成矩陣形式為<formula>formula see original document page 7</formula>(4)K化)<formula>formula see original document page 7</formula>(5)w，<formula>formula see original document page 7</formula>(6)式中，P為聲場(chǎng)中#個(gè)測(cè)點(diǎn)處的聲壓列向量；^為對(duì)應(yīng)iV個(gè)等效源所占的權(quán)重系 數(shù)列向量；/為yV個(gè)等效源與i/個(gè)測(cè)點(diǎn)處聲壓之間的MxiV階傳遞矩陣。同理，測(cè)量面5"上#個(gè)測(cè)量點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)速度可以表示為 <formula>formula see original document page 8</formula> (7)式中，v為聲場(chǎng)中#個(gè)測(cè)點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)速度列向量；v'為#個(gè)等效源與#個(gè)測(cè)點(diǎn)處聲壓之間的M x W階傳遞矩陣。求得權(quán)重系數(shù)矩陣r后，由式(1)和式(2)就可以計(jì)算聲場(chǎng)中任意一點(diǎn)的聲壓 與振速，實(shí)現(xiàn)聲場(chǎng)的預(yù)測(cè)。由上可知，聲場(chǎng)中測(cè)量面一側(cè)的輻射聲場(chǎng)可以通過(guò)在該測(cè)量面的另一側(cè)分布 一系列等效源來(lái)近似。如果測(cè)量面的兩側(cè)都有聲源，則測(cè)量面上的聲壓和質(zhì)點(diǎn)速 度為兩側(cè)聲源輻射聲壓的組合。參見(jiàn)圖2，測(cè)量面S上的聲壓為<formula>formula see original document page 8</formula> (8) 式中A為聲源1在測(cè)量面5!上所輻射的聲壓，A為聲源2在測(cè)量面5"上所輻射 的聲壓。測(cè)量面^上的質(zhì)點(diǎn)速度表示為<formula>formula see original document page 8</formula> (9)式中、為聲源1在測(cè)量面5"上所輻射的聲壓，"2為聲源2在測(cè)量面5"上所輻射的 聲壓。由于很難直接將測(cè)量面上兩側(cè)聲源輻射的聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度分開(kāi)。本發(fā)明 的方法是在同一個(gè)面上同時(shí)測(cè)量聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度，然后再通過(guò)等效源法來(lái)實(shí) 現(xiàn)分離。由上可知，測(cè)量面5"上聲源1所輻射聲壓A和質(zhì)點(diǎn)速度^可以通過(guò)在測(cè) 量面S與聲源1之間設(shè)置的虛源面《上分布一系列等效源來(lái)近似，測(cè)量面 上聲源2所輻射聲壓/;2和質(zhì)點(diǎn)速度^可以通過(guò)在測(cè)量面5"與聲源2之間設(shè) 置的虛源面《上分布一系列等效源來(lái)近似。(10)<formula>formula see original document page 8</formula>(11)<formula>formula see original document page 9</formula>式中，p,為聲源l在測(cè)量面5"上所輻射的聲壓，^為聲源2在測(cè)量面6"上所輻 射的聲壓，^為聲源1在測(cè)量面5"上所輻射的質(zhì)點(diǎn)速度，^為聲源2在測(cè)量面 5"上輻射的質(zhì)點(diǎn)速度，K為虛源面《上等效源權(quán)重矢量，然為虛源面《上等效源 權(quán)重矢量，A'為虛源面《上等效源與測(cè)量面5"上聲壓之間的傳遞矩陣，v;為虛 源面《上等效源與測(cè)量面S上質(zhì)點(diǎn)速度之間的傳遞矩陣，為虛源面《上等效 源與測(cè)量面5"上聲壓之間的傳遞矩陣，v;為虛源面《上等效源與測(cè)量面S上質(zhì) 點(diǎn)速度之間的傳遞矩陣。將式(IO)、 (11)、 (12)和(13)分別代入式(8)和(9)，則可獲得如下關(guān)系<formula>formula see original document page 9</formula>聯(lián)合式(14)和(15)，可得<formula>formula see original document page 9</formula>W2=(p*2-GlV;)+(p-GlV)式中<formula>formula see original document page 9</formula> 式中上標(biāo)"+"表示矩陣廣義逆。 *將式(16)和(17)分別代入式(10)、 (11)、 (12)和(13)可以分別獲得測(cè)量面S 上聲源1和聲源2所輻射的聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度。通過(guò)上述方法，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量面上聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度的分離，可以獲得來(lái)自測(cè)量 面兩側(cè)聲源的輻射聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果1、 本發(fā)明所采用的測(cè)量面，可以是任意形狀測(cè)量面，解決了傳統(tǒng)方法只能 適用于平面、柱面或球面等規(guī)則形狀的缺陷。2、 本發(fā)明采用等效源法來(lái)作為聲場(chǎng)分離算法，與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明方 法具有計(jì)算穩(wěn)定性好、計(jì)算精度高等優(yōu)點(diǎn)。3、 本發(fā)明方法測(cè)量只需在一個(gè)測(cè)量面上進(jìn)行。4、 本發(fā)明方法實(shí)施簡(jiǎn)單，可以廣泛用于內(nèi)部聲場(chǎng)或噪聲環(huán)境下的近場(chǎng)聲全 息測(cè)量、噪聲環(huán)境下的聲強(qiáng)法聲源識(shí)別、材料反射系數(shù)的測(cè)量，散射聲場(chǎng)的分離 等。


-圖1為平面聲源等效源位置分布圖； 圖2為壓力速度法聲場(chǎng)分離示意圖； 圖3 (a)測(cè)量面S上實(shí)際測(cè)量的聲壓幅值分布； 圖3 (b)測(cè)量面S上聲源1輻射聲壓理論幅值分布； 圖3 (c)采用本發(fā)明方法分離出來(lái)的聲源l輻射聲壓幅值分布； 圖3 (d)測(cè)量面S上實(shí)際測(cè)量的聲壓相位分布； 圖3 (e)測(cè)量面S上聲源1輻射聲壓理論相位分布； 圖3 (f)采用本發(fā)明方法分離出來(lái)的聲源1輻射聲壓相位分布； 圖4 (a)測(cè)量面S上實(shí)際測(cè)量的質(zhì)點(diǎn)速度幅值分布； 圖4 (b)測(cè)量面S上聲源1輻射質(zhì)點(diǎn)速度理論幅值分布； 圖4 (c)采用本發(fā)明方法分離出來(lái)的聲源l輻射質(zhì)點(diǎn)速度幅值分布； 圖4 (d)測(cè)量面S上實(shí)際測(cè)量的質(zhì)點(diǎn)速度相位分布； 圖4 (e)測(cè)量面S上聲源1輻射質(zhì)點(diǎn)速度理論相位分布； 圖4 (f)采用本發(fā)明方法分離出來(lái)的聲源l輻射質(zhì)點(diǎn)速度相位分布； 以下通過(guò)具體實(shí)施方式
，并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖2，本實(shí)施例中，測(cè)量面兩側(cè)均分布有聲源，其中聲源l為主聲源， 聲源2為噪聲源或反射、散射源，在由聲源1和聲源2構(gòu)成的被測(cè)聲場(chǎng)中，位于 聲源1與聲源2之間有測(cè)量面&在測(cè)量面上分別分布有測(cè)量網(wǎng)格點(diǎn)，相鄰網(wǎng)格 點(diǎn)之間的距離小于半個(gè)波長(zhǎng)。具體實(shí)施步驟為a、 采用單個(gè)或多個(gè)傳聲器和質(zhì)點(diǎn)速度傳感器在測(cè)量面上分別掃描、采用聲強(qiáng)探頭陣列在測(cè)量面上快照、或采用單個(gè)或多個(gè)聲強(qiáng)探頭陣列在測(cè)量面上掃描獲 得測(cè)量面^上的聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度信息；b、 在測(cè)量面6"與聲源1之間設(shè)定虛源面《，在測(cè)量面5"與聲源2之間設(shè)定 虛源面《，并在兩虛源面上分別分布有等效源，等效源的個(gè)數(shù)不大于對(duì)應(yīng)測(cè)量面網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)數(shù)；所述等效源為標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)源、面源或體源；c、 建立等效源與所述兩測(cè)量面之間的傳遞關(guān)系Pi =Vl = wv2=v;W2， 其中 ^為聲源1在測(cè)量面5"上所輻射的聲壓、/ 2為聲源2在測(cè)量面5"上所 輻射的聲壓、、為聲源1在測(cè)量面5"上所輻射的質(zhì)點(diǎn)速度、^為聲源2在測(cè)量面5"上輻 射的質(zhì)點(diǎn)速度、K為虛源面《上等效源權(quán)重矢量、 然為虛源面S;上等效源權(quán)重矢/^為虛源面《上等效源與測(cè)量面S上聲壓之間的傳遞矩陣、 v:為虛源面《上等效源與測(cè)量面S上質(zhì)點(diǎn)速度之間的傳遞矩陣、 為虛源面&'上等效源與測(cè)量面5"上聲壓之間的傳遞矩陣、v;為虛源面《上等效源與測(cè)量面6"上質(zhì)點(diǎn)速度之間的傳遞矩陣；d、 建立測(cè)量面5"上聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度與兩側(cè)聲源輻射聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度的關(guān)系P = A +V = V1+V2， 其中p為測(cè)量面^上測(cè)量的聲壓、 V為測(cè)量面5"上測(cè)量的質(zhì)點(diǎn)速度； e、分離測(cè)量面5"上由兩側(cè)聲源輻射的聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度根據(jù)步驟c所建立的傳遞關(guān)系和步驟d所建立的測(cè)量面^上聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度與兩側(cè)聲源輻射聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度的關(guān)系，聯(lián)合求解獲得測(cè)量面5"上由聲源1和聲源2分別輻射的聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度<formula>formula see original document page 12</formula>
方法的檢驗(yàn)在測(cè)量面兩側(cè)各布置一個(gè)脈動(dòng)球,分別采用本發(fā)明的聲場(chǎng)分離方法實(shí)施聲場(chǎng) 分離，并與其解析解比較。對(duì)于單個(gè)半徑為"的脈動(dòng)球，其在場(chǎng)點(diǎn)r處聲壓的解析解為W,0=-v.^^.exp[汰(r-")], (22) 由)式中，均勻徑向速度v: 1 m/s，空氣密度為yc^ 1.2 kg/m3,聲源振動(dòng)頻率為 1kHz.兩測(cè)量面的位置關(guān)系參見(jiàn)圖2。測(cè)量面均為lmXlm的平面，測(cè)量面上均勻 地分布21X21個(gè)測(cè)量點(diǎn)。聲源1為位于(-O. 3, 0, O)m處的脈動(dòng)球，聲源2為位 于(0.3，-0.25，0.2)m處的脈動(dòng)球。測(cè)量面與虛源面之間的距離1和2均為 0. lm。此處聲源1為主聲源，聲源2為噪聲源，需要將測(cè)量面5"上聲源1輻射聲 壓和質(zhì)點(diǎn)速度分離出來(lái)。參見(jiàn)圖3 (其中，圖3(a)和圖3(d)為測(cè)量面5"上實(shí)際測(cè)量的聲壓幅值和相位 分布，圖3(b)和圖3(e)為聲源l在測(cè)量面5"上輻射的聲壓幅值和相位分布，圖 3(c)和圖3(f)為采用本發(fā)明方法分離出來(lái)的聲源1在測(cè)量面5"上輻射的聲壓幅 值和相位分布；圖4(a)和圖4(d)為測(cè)量面5"上實(shí)際測(cè)量的質(zhì)點(diǎn)速度幅值和相位分布，圖4(b)和圖4(e)為聲源1在測(cè)量面5上輻射的質(zhì)點(diǎn)速度幅值和相位分布,圖4(c)和圖4(f)為采用本發(fā)明方法分離出來(lái)的聲源1在測(cè)量面5"上輻射的質(zhì)點(diǎn)速度幅值和相位分布)，采用本發(fā)明方法實(shí)施分離后，可以準(zhǔn)確得到聲源1在測(cè)量面5"上輻射信息，分離出聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度的幅值和相位分布與其理論值非常吻 合。為了更加定量描述本發(fā)明方法的分離精度，定義分離誤差百分比為"=、s(w-帥2 / J力對(duì)x100 (%)， (23)V /=1 /V i=l式中，w為所有聲源的表面結(jié)點(diǎn)總數(shù)，p,和A分別為對(duì)應(yīng)第f個(gè)測(cè)量點(diǎn)處分離的和理論的聲壓或質(zhì)點(diǎn)速度。由式(23)計(jì)算可得，聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度分離誤差百分比 分別為0. 43%和0. 35%，顯然采用本發(fā)明方法能獲得非常精確的結(jié)果。
權(quán)利要求
1、壓力速度法聲場(chǎng)分離方法，其特征是在于按如下步驟進(jìn)行a、測(cè)量測(cè)量面S上的聲壓信息在由聲源1和聲源2構(gòu)成的被測(cè)聲場(chǎng)中，位于聲源1與聲源2之間有測(cè)量面S；在測(cè)量面上分別分布有測(cè)量網(wǎng)格點(diǎn)，相鄰網(wǎng)格點(diǎn)之間的距離小于半個(gè)波長(zhǎng)；測(cè)量測(cè)量面上各網(wǎng)格點(diǎn)處的聲壓幅值和相位信息獲得測(cè)量面上的聲壓；所述被測(cè)聲場(chǎng)為穩(wěn)態(tài)聲場(chǎng)；b、在測(cè)量面S與聲源1之間設(shè)定虛源面S1*，在測(cè)量面S與聲源2之間設(shè)定虛源面S2*，在兩虛源面上分別分布有等效源，等效源的個(gè)數(shù)不大于對(duì)應(yīng)測(cè)量面網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)數(shù)；所述等效源為標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)源、面源或體源；c、建立等效源與所述測(cè)量面S上聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度之間的傳遞關(guān)系<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>p</mi> <mn>1</mn></msub><mo>=</mo><msubsup> <mi>p</mi> <mn>1</mn> <mo>*</mo></msubsup><msub> <mi>W</mi> <mn>1</mn></msub> </mrow>]]></math></maths><maths id="math0002" num="0002" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>v</mi> <mn>1</mn></msub><mo>=</mo><msubsup> <mi>v</mi> <mn>1</mn> <mo>*</mo></msubsup><msub> <mi>W</mi> <mn>1</mn></msub> </mrow>]]></math></maths><maths id="math0003" num="0003" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>p</mi> <mn>2</mn></msub><mo>=</mo><msubsup> <mi>p</mi> <mn>2</mn> <mo>*</mo></msubsup><msub> <mi>W</mi> <mn>2</mn></msub> </mrow>]]></math></maths><maths id="math0004" num="0004" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>v</mi> <mn>2</mn></msub><mo>=</mo><msubsup> <mi>v</mi> <mn>2</mn> <mo>*</mo></msubsup><msub> <mi>W</mi> <mn>2</mn></msub><mo>,</mo> </mrow>]]></math> id="icf0004" file="A2008101947540002C4.tif" wi="19" he="4" top= "149" left = "49" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>其中p1為聲源1在測(cè)量面S上所輻射的聲壓、p2為聲源2在測(cè)量面S上所輻射的聲壓、v1為聲源1在測(cè)量面S上所輻射的質(zhì)點(diǎn)速度、v2為聲源2在測(cè)量面S上輻射的質(zhì)點(diǎn)速度、W1為虛源面S1*上等效源權(quán)重矢量、W2為虛源面S2*上等效源權(quán)重矢量、p1*為虛源面S1*上等效源與測(cè)量面S上聲壓之間的傳遞矩陣、v1*為虛源面S1*上等效源與測(cè)量面S上質(zhì)點(diǎn)速度之間的傳遞矩陣、p2*為虛源面S2*上等效源與測(cè)量面S上聲壓之間的傳遞矩陣、v2*為虛源面S2*上等效源與測(cè)量面S上質(zhì)點(diǎn)速度之間的傳遞矩陣；d、建立測(cè)量面S上聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度與兩側(cè)聲源輻射聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度的關(guān)系p＝p1+p2v＝v1+v2，其中p為測(cè)量面S上測(cè)量的聲壓、v為測(cè)量面S上測(cè)量的質(zhì)點(diǎn)速度；e、分離測(cè)量面S上由兩側(cè)聲源輻射的聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度根據(jù)步驟c所建立的傳遞關(guān)系和步驟d所建立的測(cè)量面S上聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度與兩側(cè)聲源輻射聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度的關(guān)系，聯(lián)合求解獲得測(cè)量面S上由聲源1和聲源2分別輻射的聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度<maths id="math0005" num="0005" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>p</mi> <mn>1</mn></msub><mo>=</mo><msubsup> <mi>p</mi> <mn>1</mn> <mo>*</mo></msubsup><msup> <mrow><mo>(</mo><msubsup> <mi>p</mi> <mn>1</mn> <mo>*</mo></msubsup><mo>-</mo><msub> <mi>G</mi> <mn>2</mn></msub><msubsup> <mi>v</mi> <mn>1</mn> <mo>*</mo></msubsup><mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo></msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>p</mi> <mo>-</mo> <msub><mi>G</mi><mn>2</mn> </msub> <mi>v</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow>]]></math></maths><maths id="math0006" num="0006" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>v</mi> <mn>1</mn></msub><mo>=</mo><msubsup> <mi>v</mi> <mn>1</mn> <mo>*</mo></msubsup><msup> <mrow><mo>(</mo><msubsup> <mi>p</mi> <mn>1</mn> <mo>*</mo></msubsup><mo>-</mo><msub> <mi>G</mi> <mn>2</mn></msub><msubsup> <mi>v</mi> <mn>1</mn> <mo>*</mo></msubsup><mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo></msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>p</mi> <mo>-</mo> <msub><mi>G</mi><mn>2</mn> </msub> <mi>v</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow>]]></math></maths><maths id="math0007" num="0007" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>p</mi> <mn>2</mn></msub><mo>=</mo><msubsup> <mi>p</mi> <mn>2</mn> <mo>*</mo></msubsup><msup> <mrow><mo>(</mo><msubsup> <mi>p</mi> <mn>2</mn> <mo>*</mo></msubsup><mo>-</mo><msub> <mi>G</mi> <mn>1</mn></msub><msubsup> <mi>v</mi> <mn>2</mn> <mo>*</mo></msubsup><mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo></msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>p</mi> <mo>-</mo> <msub><mi>G</mi><mn>1</mn> </msub> <mi>v</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow>]]></math></maths><maths id="math0008" num="0008" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>v</mi> <mn>2</mn></msub><mo>=</mo><msubsup> <mi>v</mi> <mn>2</mn> <mo>*</mo></msubsup><msup> <mrow><mo>(</mo><msubsup> <mi>p</mi> <mn>2</mn> <mo>*</mo></msubsup><mo>-</mo><msub> <mi>G</mi> <mn>1</mn></msub><msubsup> <mi>v</mi> <mn>2</mn> <mo>*</mo></msubsup><mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo></msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>p</mi> <mo>-</mo> <msub><mi>G</mi><mn>1</mn> </msub> <mi>v</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>,</mo> </mrow>]]></math> id="icf0008" file="A2008101947540003C4.tif" wi="49" he="4" top= "140" left = "52" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>其中<maths id="math0009" num="0009" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>G</mi> <mn>1</mn></msub><mo>=</mo><msubsup> <mi>p</mi> <mn>1</mn> <mo>*</mo></msubsup><msup> <mrow><mo>(</mo><msubsup> <mi>v</mi> <mn>1</mn> <mo>*</mo></msubsup><mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo></msup><mo>,</mo> </mrow>]]></math> id="icf0009" file="A2008101947540003C5.tif" wi="23" he="4" top= "151" left = "35" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths><maths id="math0010" num="0010" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>G</mi> <mn>2</mn></msub><mo>=</mo><msubsup> <mi>p</mi> <mn>2</mn> <mo>*</mo></msubsup><msup> <mrow><mo>(</mo><msubsup> <mi>v</mi> <mn>2</mn> <mo>*</mo></msubsup><mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo></msup><mo>.</mo> </mrow>]]></math> id="icf0010" file="A2008101947540003C6.tif" wi="26" he="4" top= "151" left = "87" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>
2、 根據(jù)權(quán)利要求i所述的聲場(chǎng)分離方法，其特征在于所述各網(wǎng)格點(diǎn)上的聲 壓和質(zhì)點(diǎn)速度幅值和相位信息的測(cè)量是采用單個(gè)或多個(gè)傳聲器和質(zhì)點(diǎn)速度傳感 器在測(cè)量面上分別掃描、采用聲強(qiáng)探頭陣列在測(cè)量面上快照、或采用單個(gè)或多個(gè) 聲強(qiáng)探頭在測(cè)量面上掃描獲得。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲場(chǎng)分離方法，其特征在于所述測(cè)量面5"為任意形狀面。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲場(chǎng)分離方法，其特征在于聲場(chǎng)分離是采用測(cè)量面6"上的聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度作為輸入量。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲場(chǎng)分離方法，其特征在于在測(cè)量面S兩側(cè)分布等效源，采用等效源法實(shí)現(xiàn)聲場(chǎng)分離。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了壓力速度法聲場(chǎng)分離方法，在被測(cè)聲場(chǎng)中設(shè)置測(cè)量面S；采用聲壓傳感器測(cè)量測(cè)量面S上的聲壓，采用質(zhì)點(diǎn)速度傳感器或聲強(qiáng)探頭測(cè)量面S上的質(zhì)點(diǎn)速度；在測(cè)量面S兩側(cè)設(shè)置虛源面S₁^*和S₂^*，在虛源面上分布等效源；建立等效源與測(cè)量面S上聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度之間的傳遞關(guān)系；根據(jù)該傳遞關(guān)系實(shí)現(xiàn)測(cè)量面上由兩側(cè)聲源輻射聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度的分離。通過(guò)測(cè)量單個(gè)面上的聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度實(shí)現(xiàn)聲場(chǎng)分離；采用等效源法來(lái)作為聲場(chǎng)分離算法，計(jì)算穩(wěn)定性好、計(jì)算精度高、實(shí)施簡(jiǎn)單?？梢詮V泛用于內(nèi)部聲場(chǎng)或噪聲環(huán)境下的近場(chǎng)聲全息測(cè)量、噪聲環(huán)境下的聲強(qiáng)法聲源識(shí)別、材料反射系數(shù)的測(cè)量，散射聲場(chǎng)的分離。
文檔編號(hào)G01H5/00GK101403634SQ20081019475
公開(kāi)日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月20日
發(fā)明者畢傳興 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)