[发明专利]一种瞬态声场重建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于噪声源产生的瞬态声场重建的瞬态声场重建方法。

背景技术

在计算三维辐射声场和散射声场时，最常用的方法是边界元法BEM，但BEM法存在着奇异积分处理困难和特征频率处解的非唯一性处理困难的问题。为寻找新的替代方法，最近20年来出现了各种方法，例如波叠加法、基本解法、声源模拟法、等效源法等，这些方法都有一个共同的思想，即通过在声源的内部放置满足给定边界条件的虚源来近似声源外部声场，同理也可以通过在声源的外部放置满足给定边界条件的虚源来近似声源内部声场。统称这些方法为等效源法。但等效源法在计算三维辐射声场和散射声场时主要被用于频域。Kropp和Svensson首次推导了等效源法的时域公式，并将该公式应用于箱体的辐射声场和散射声场的计算中；随后Lee提出了时域移动等效源法，该方法可实现在时域内对散射声场进行计算，他们运用该方法对旋翼飞机的噪声进行了分析。

等效源法不仅可以被用来计算辐射声场和散射声场，而且还可以与近场声全息技术相结合，实现声场的重建。Bi等提出了基于等效源法的近场声全息技术，并将其运用于多源声场和半自由声场；Sarkissian将等效源法运用到了Patch近场声全息中。但他们都是在频域中进行计算，并要求声源信号是稳态信号。Wu等运用Helmholtz最小二乘法在时域内重建了瞬态信号，但该方法要求声源面为球面。Hald等提出的时域全息技术，该技术需要对时域信号做短时傅立叶变换，对每一小段数据在频域进行全息计算，再变换到时域，因此计算时间较长、计算精度较低。Blais等提出采用拉普拉斯变换实现时域全息重建，但是该方法要求声源面仅为平面。

发明内容

本发明所解决的技术问题是避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种采用时域等效源法重建瞬态声场的方法，以全息面上时域声压为输入量，采用时域等效源法实现，直接在时域进行求解的计算稳定性好、计算精度高、计算速度快、实施简单的瞬态声场重建方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

本发明瞬态声场重建方法的特点是：

在被测声场中设置全息面H，在全息面上均匀分布M个测量点；采用M个传声器同步测量全息面H上M个测量点的声压信号，获得各测量点的时域声压；在声源面S内设置虚源面S^*，在虚源面S^*上分布N个时域等效源；

采用线性插值函数对各测量点的时域声压进行插值处理，建立任意时刻全息面H上M个测量点的时域声压与M个时域等效源之间的传递关系；从初始时刻开始依次获得对应时刻时域等效源的源强；

根据获得的各时刻时域等效源的源强以及时域等效源与任意场点之间的传递关系，重建任意场点的时域声压。

本发明瞬态声场重建方法的特点也在于按如下步骤进行：

步骤a、测量全息面H上的时域声压

在由声源面S辐射的被测声场中，布置有全息面H；在全息面H上均匀分布M个测点；采用M个传声器同步测量全息面H上各测点处的时域声压；所述被测声场为瞬态声场、稳态声场或非稳态声场；

步骤b、在声源面S内设置虚源面S^*，在所述虚源面S^*上分布N个时域等效源；所述时域等效源的个数不大于对应全息面H上分布的测点数；所述时域等效源为标准点源、面源或体源；

步骤c、采用线性插值函数对各测点的时域声压进行插值处理，建立任意时刻全息面H上M个测点的时域声压与时域等效源之间的传递关系：