[发明专利]采用双面振速测量和二维空间傅立叶变换法分离声场的方法

摘要

采用双面振速测量和二维空间傅立叶变换法分离声场的方法，其特征是在被测声场中设置测量面S₁和与其平行、且相隔距离为δh的辅助测量面S₂；测量两个面上的法向质点振速；采用二维空间傅立叶变换法建立两测量面上法向质点振速之间的波数域传递关系；根据该传递关系分离出两测量面上由两侧声源分别辐射的声压、法向质点振速。本发明采用二维空间傅立叶变换法来作为声场分离算法，计算速度快、实施简单；采用两个测量面上的法向质点振速作为输入量来进行分离，与采用两个测量面上的声压作为输入量来进行分离相比，分离的法向质点振速精度更高。本发明方法可以广泛用于内部声场或噪声环境下的近场声全息测量、材料反射系数的测量，散射声场的分离等。

主权项

1、采用双面振速测量和二维空间傅立叶变换法分离声场的方法，其特征是按如下步骤进行：a、测量两个面上的法向质点振速在由声源1和声源2构成的被测声场中，位于声源1与声源2之间有测量面S₁，在测量面S₁与声源2之间设置一与测量面S₁平行、且相隔距离为δh的辅助测量面S₂；在两测量面上分别分布有测量网格点，相邻网格点之间的距离小于半个波长；测量两个测量面上各网格点处的法向质点振速幅值和相位信息获得两测量面上的法向质点振速；所述被测声场为稳态声场；b、采用二维空间傅立叶变换法建立两测量面上法向质点振速之间的波数域传递关系V₁(k_x，k_y)＝V₁₁(k_x，k_y)+V₂₁(k_x，k_y)V₂(k_x，k_y)＝V₁₂(k_x，k_y)+V₂₂(k_x，k_y)V12(kx,ky)=V11(kx,ky)ejkzδh]]>V21(kx,ky)=V22(kx,ky)ejkzδh,]]>其中kz=k2-kx2-ky2,kx2+ky2≤k2-jkx2+ky2-k2,kx2+ky2>k2]]>V₁(k_x，k_y)为测量面S₁上测得的波数域法向质点振速、V₂(k_x，k_y)为测量面S₂上测得的波数域法向质点振速、V₁₁(k_x，k_y)为声源1与测量面S₁上的波数域法向质点振速、V₁₂(k_x，k_y)为声源1与测量面S₂上的波数域法向质点振速、V₂₁(k_x，k_y)为声源2与测量面S₁上的波数域法向质点振速、V₂₂(k_x，k_y)为声源2与测量面S₂上的波数域法向质点振速、k为波数、(x，y，z)为三维迪卡尔坐标，测量面S₁、辅助测量面S₂与(x，y)坐标面平行，测量面的法向为z方向；c、计算两测量面上由两侧声源分别辐射的声压、法向质点振速根据步骤b所建立的两测量面上法向质点振速之间的波数域传递关系以及波数域欧拉公式，联合求解获得两测量面上由两侧声源分别辐射的波数域声压和法向质点振速为：V11(kx,ky)=[V1(kx,ky)-V2(kx,ky)ejkzδh](1-ejkz×2×δh)]]>V12(kx,ky)=[V1(kx,ky)-V2(kx,ky)ejkzδh](1-ejkz×2×δh)ejkzδh]]>V21(kx,ky)=[V2(kx,ky)-V1(kx,ky)ejkzδh](1-ejkz×2×δh)ejkzδh]]>V22(kx,ky)=[V2(kx,ky)-V1(kx,ky)ejkzδh](1-ejkz×2×δh)]]>P11(kx,ky)=ρck[V1(kx,ky)-V2(kx,ky)ejkzδh]kz(1-ejkz×2×δh)]]>P12(kx,ky)=ρck[V1(kx,ky)-V2(kx,ky)ejkzδh]kz(1-ejkz×2×δh)ejkzδh]]>P21(kx,ky)=ρck[V2(kx,ky)-V1(kx,ky)ejkzδh]kz(1-ejkz×2×δh)ejkzδh]]>P22(kx,ky)=ρck[V2(kx,ky)-V1(kx,ky)ejkzδh]kz(1-ejkz×2×δh)]]>其中P₁₁(k_x，k_y)为声源1在测量面S₁上所辐射的波数域声压、P₁₂(k_x，k_y)为声源1在测量面S₂上所辐射的波数域声压、P₂₁(k_x，k_y)为声源2在辅助测量面S₁上所辐射的波数域声压、P₂₂(k_x，k_y)为声源2在辅助测量面S₂上辐射的波数域声压、ρ为媒质密度、c为声速；对波数域法向质点振速和声压进行二维傅立叶逆变换即可获得两测量面上由两侧声源分别辐射的声压和法向质点振速。