[发明专利]采用单面声压和振速测量的实时声场分离方法

说明书

技术领域

本发明涉及物理专业中噪声类领域声场分离方法。

背景技术

在实际工程中，目标声源位于测量平面的一侧，而在测量平面的另一侧往往存在干扰声源，这些干扰声源所产生的声场影响了对目标声源所辐射声场的准确测量，因此需要采用一定的声场分离方法将干扰声源的影响从测量结果中分离出来。到目前为止，国内外学者已提出多种声场分离方法，这些方法可大致分为五类：一是基于空间傅里叶变换法（SFT）的声场分离技术：G.V.Frisk等在1980年首次提出采用SFT法间接测量海洋底面的反射系数，并建立了基于SFT法的双面声场分离理论；M.Tamura于1990年将G.V.Frisk等提出的方法用于测量斜入射时材料的反射系数；M.T.Cheng等对M.Tamura提出的方法进行了推广，建立了柱面坐标下的双测量平面声场分离式，并用于实现散射声场的分离。二是基于统计最优近场声全息（SONAH）的声场分离技术：J.Hald在对SONAH研究的基础上，提出了基于双全息面声压测量的统计最优声场分离技术；F.Jacobsen等在J.Hald提出的方法的基础上，提出了基于声压和振速测量的统计最优声场分离技术。三是基于球面波叠加的声场分离方法：1956年，J.Pachner采用球面波叠加法实现了任意波场中行波和驻波声场的分离；G.Weinreich等在1980年对J.Pachner提出的方法作了进一步改进，建立了基于双球面测量的声场分离理论。四是基于边界元法（BEM）的声场分离技术：C.Langrenne等在2007年提出一种基于边界元法的双面声场分离方法；随后，E.G.Williams等在2008年提出一种基于逆边界元法和声压振速测量(Cauchy数据)的声场分离方法。五是基于等效源法的声场分离技术：C.X.Bi提出的基于等效源法的声场分离技术，适用于任意形状测量平面，且计算稳定性好、计算精度高。但是，上述声场分离方法都仅仅实现了单一频率或频带下的声场分离。若要实现任意时刻下的声场分离，上述声场分离方法将不再适用。为实现任意时刻下的声场分离，X.Z.Zhang等在2012年提出一种基于双平面声压测量的非稳态声场分离方法，然而该方法的分离精度却很大程度上依赖于两个平面之间的距离以及解卷过程的稳定性。

发明内容

为实现任意时刻下的声场分离，本发明提供一种采用单面声压和振速测量的实时声场分离方法。该方法只需要一个测量平面，且不存在解卷过程，因而实现简单，稳定性高；此外该方法能实时分离声场，因而可用于对噪声干扰环境下目标声源的时变辐射特性进行现场分析。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

本发明采用单面声压和振速测量的实时声场分离方法的特点是按如下步骤进行：

步骤a、在目标声源M_o和干扰声源M_d之间布置一个测量平面S；所述目标声源M_o和干扰声源M_d均可辐射任意线性声场信号；在所述测量平面S上均匀分布M个测量网格点，所述网格点的坐标用(x,y)表示；同步采集测量平面S上各网格点(x,y)处的声压时域信号p(x,y,t)和振速时域信号v(x,y,t)；

步骤b、对测量平面S上的声压时域信号p(x,y,t)按照式(1)进行二维空间傅里叶变换获得声压时域波数谱P(k_x,k_y,t)，对测量平面S上的振速时域信号v(x,y,t)按照式(2)进行二维空间傅里叶变换获得振速时域波数谱V(k_x,k_y,t)