[发明专利]一种非自由场条件下的散射声有源控制方法

说明书

本发明公开了一种非自由场条件下的散射声有源控制方法，主要解决自由声场中的散射声有源控制算法在非自由场中无效的问题，其控制原理是：根据镜像原理，计算初级源镜像和控制源镜像的坐标；计算或测量初级源及其镜像至虚拟误差传感器的散射声压传递函数，并进行变换；计算或测量控制源及其镜像至虚拟误差传感器的总声压传递函数，并进行变换；计算最优控制源强，并实施散射声的有源控制。本发明针对声场中包含反射表面的情况，能最优地计算控制源的源强并有效降低散射声压。

技术领域

本发明属于有源噪声控制领域，具体涉及一种非自由场条件下的散射声有源控制方法。

背景技术

散射声控制在军事上有重要的应用，可使潜艇等水下物体避开主动声纳等探测系统的监测。传统的方法是在散射体表面铺放吸声材料，然而它在低频段降噪效果不佳。散射声有源控制技术可作用于低频范围，其前期研究已取得了相当进展(Friot E,Bordier C,Real-time active suppression of scattered acoustic radiation,J.SoundVib.Volume 278,563-580；Han N,Qiu X,Feng S,Active control of three-dimensionimpulsive scattered radiation based on a prediction method.MechanicalSystemsSignal Processing,Volume 30,267-273)，但均是针对自由声场。而在实际应用时常会面临各种复杂声场，其中较常见的情况为声场中包含反射表面，如海洋声场中的海底、海面等。此时，自由场中的散射声控制算法可能是无效的。因此，有必要提出一种非自由场条件下的散射声有源控制方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种非自由场条件下的散射声有源控制方法，该方法针对声场中包含反射表面的情况，能最优地计算控制源的源强并有效降低散射声压。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种非自由场条件下的散射声有源控制方法，主要解决自由声场中的散射声有源控制算法在非自由场中无效的问题，其控制原理是：根据镜像原理，计算初级源镜像和控制源镜像的坐标；计算或测量初级源及其镜像至虚拟误差传感器的散射声压传递函数，并进行变换；计算或测量控制源及其镜像至虚拟误差传感器的总声压传递函数，并进行变换；计算最优控制源强，并实施散射声的有源控制。主要包括以下步骤：

(1)

根据初级源、控制源和反射面的坐标并基于镜像原理，即初级源与初级源镜像的位置关于反射表面对称，控制源与控制源镜像的位置关于反射表面对称，计算初级源镜像和控制源镜像的坐标。

(2)计算或测量N_p个初级源及其N_p个镜像至N_e个虚拟误差传感器的散射声压传递函数，并构成一个N_e×2N_p的矩阵Z_ps，

将其按如下方式变换为

在数值仿真中，根据设定的反射表面的反射系数，各散射声压传递函数可通过解析公式计算；在实验和实际应用中，各散射声压传递函数可通过测量获得。

(3)计算或测量N_c个控制源及其N_c个镜像至N_e个虚拟误差传感器的总声压(散射声压和入射声压之和)传递函数，并构成一个N_e×2N_c的矩阵Z_c，

将其按如下方式变换为