[发明专利]有源单向声传播装置及实现单向声传播的方法

权利要求书

1.一种有源单向声传播装置，其特征在于：

所述有源单向声传播装置由管道、两个扬声器和两个传声器组成，所述两个扬声器构成在所述管道中产生声波的控制声源，两个扬声器沿所述管道长度方向布置，间距为L，在所述控制声源的一侧设置一参考边界，所述两个传声器位于所述参考边界的两边，且所述两个传声器的间距小于声波波长，所述的两个传声器测得由外界声源产生的声压信号，该声压信号用于计算外界声源产生的反向声压，所述的控制声源发出抵消所述外界声源产生的反向声压的声波，其中，反向是指由传声器到扬声器的方向；所述的两个扬声器是频率响应一致的全指向性扬声器，且它们的驱动信号的幅度比和初始相位差满足如下关系：C_2amp/C_1amp＝1，C_2pha-C_1pha＝-arctan[kL/((kL/2)²-1)]，以组成单指向性控制声源，其中C_1amp和C_2amp为两个扬声器的驱动信号的幅度，C_1pha和C_2pha为两个扬声器的驱动信号的初始相位，k＝2πf/c，f是声波频率，c为声速。

2.一种采用权利要求1所述的有源单向声传播装置实现单向声传播的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、用两个传声器测量由外界声源产生的声压p₁和p₂，由此计算参考边界上的声压和质点速度并计算控制声源另一侧r_e处的反向声压其中ρ为声波传播介质的密度，x＝r_e-r₀，其中r₀为参考边界；t为时间，d为两传声器之间的距离；

2)、调整控制声源中两个扬声器的驱动信号的幅度和初始相位，使控制声源在步骤1)的r_e处发出-p_r的声波以抵消步骤1)得到的反向声压；

所述步骤2)的调整方法为：

21)、测量两个扬声器到r_e处的反向声压频率响应H_c1和H_c2；

22)、根据外界声源的驱动信号与p_r之间的关系，计算外界声源到r_e处的反向声压频率响应H_s；

23)、在满足C_2amp/C_1amp＝1，C_2pha-C_1pha＝-arctan[kL/((kL/2)²-1)]的同时，令等号两边的实部和虚部分别相等，计算获得控制声源中两个扬声器的驱动信号的幅度和初始相位，其中S_amp和S_pha分别为外界声源的幅度和初始相位，此时控制声源在步骤1)的r_e处发出-p_r的声波以抵消外界声源产生的反向声压。