[发明专利]一种非稳态声场分离方法

权利要求书

1.一种非稳态声场分离方法，其特征是对于同时存在目标声源M_o和干扰声源M_d，目标声源M_o和干扰声源M_d均辐射非稳态的声压信号的被测声场，在所述被测声场中布置一个与测量面S₁平行、且相隔距离为Δz的辅助测量面S₂，同步测量辅助测量面S₂与测量面S₁上的声压时域信号；将测量面S₁和辅助测量面S₂上的声压时域信号分别进行二维空间傅里叶变换获得其声压波数谱；利用所述声压波数谱和时域脉冲响应函数，并通过解卷运算分离出只有目标声源M_o在测量面S₁上所辐射的声压波数谱；对分离出的声压波数谱进行二维空间反傅里叶变换，从而获得测量面S₁上只有目标声源M_o所辐射的时域信号。

2.根据权利要求1所述的非稳态声场分离方法，其特征是按如下步骤进行：

步骤a、同步测量测量面S₁和辅助测量面S₂上的声压时域信号

在由目标声源M_o和干扰声源M_d构成的非稳态被测声场中，位于目标声源M_o和干扰声源M_d之间有测量面S₁，在测量面S₁与干扰声源M_d之间设置一个与测量面S₁平行、且相隔距离为Δz的辅助测量面S₂；在测量面S₁与辅助测量面S₂上分别均匀分布M个测量网格点，同步测量辅助测量面S₂与测量面S₁上各个网格点处的声压时域信号；所述Δz的取值大于零，且不大于测量网格点的间隔；

步骤b、对测量面S₁与辅助测量面S₂上的声压时域信号分别进行二维空间傅里叶变换获得声压波数谱，变换过程为：

P(kx,ky,z1,t)=∫-∞∞∫-∞∞p(x,y,z1,t)ej(kxx+kyy)dxdy---(1)]]>

P(kx,ky,z2,t)=∫-∞∞∫-∞∞p(x,y,z2,t)ej(kxx+kyy)dxdy---(2)]]>

在式(1)和式(2)中：

j表示虚数单位；k_x、k_y分别为x、y方向的波数分量；

z₁、z₂分别为测量面S₁、辅助测量面S₂的z方向的空间坐标；

p(x，y，z₁，t)为测量面S₁上的声压时域信号；

p(x，y，z₂，t)为辅助测量面S₂上的声压时域信号；

P(k_x，k_y，z₁，t)为测量面S₁上的声压波数谱；

P(k_x，k_y，z₂，t)为辅助测量面S₂上的声压波数谱；

步骤c、建立测量面S₁与辅助测量面S₂上的声压波数谱、时域脉冲响应函数、目标声源M_o在测量面S₁上所辐射的声压波数谱之间的传递关系

P(k_x，k_y，z₁，t)-P(k_x，k_y，z₂，t)*h(k_x，k_y，Δz，t)

＝P_o(k_x，k_y，z₁，t)*[δ(t)-h(k_x，k_y，Δz，t)*h(k_x，k_y，Δz，t)]    (3)

式(3)中

“*”表示卷积运算；

δ(t)为已知的Dirac delta函数；

h(k_x，k_y，Δz，t)为已知的时域脉冲响应函数；

P_o(k_x，k_y，z₁，t)为目标声源M_o在测量面S₁上所辐射的声压波数谱，为待求量；

步骤d、通过解卷运算分离出只有目标声源M_o在测量面S₁上所辐射的声压波数谱P_o(k_x，k_y，z₁，t)，其解卷过程如下：

P_o＝B^-1A                                                           (4)

式(4)中

A＝[A(k_x，k_y，t₁) A(k_x，k_y，t₂) Λ A(k_x，k_y，t_N)]^T                 (5)

P_o＝[P_o(k_x，k_y，z₁，t₁) P_o(k_x，k_y，z₁，t₂) Λ P_o(k_x，k_y，z₁，t_N)]^T (6)

B=B(kx,ky,t1)0Λ0B(kx,ky,t2)B(kx,ky,t1)OMMOO0B(kx,ky,tN)ΛB(kx,ky,t2)B(kx,ky,t1)---(7)]]>

在式(5)至式(7)中，t_n(n＝1，2，Λ N)表示各离散时间点，N表示时间离散点数；在式(5)中，A(k_x，k_y，t_n)表示当t＝t_n时A(k_x，k_y，t)的取值，其中

A(k_x，k_y，t)＝P(k_x，k_y，z₁，t)-P(k_x，k_y，z₂，t)*h(k_x，k_y，Δz，t)  (8)

在式(6)中，P_o(k_x，k_y，z₁，t_n)表示当t＝t_n时P_o(k_x，k_y，z₁，t)的取值；

在式(7)中，B(k_x，k_y，t_n)表示当t＝t_n时B(k_x，k_y，t)的取值，其中

B(k_x，k_y，t)＝δ(t)-h(k_x，k_y，Δz，t)*h(k_x，k_y，Δz，t)        (9)

步骤e、对由步骤d所分离出的波数谱P_o(k_x，k_y，z₁，t)进行二维空间反傅里叶变换，获得测量面S₁上只有目标声源M_o所辐射的时域信号，其变换过程如下：

po(x,y,z1,t)=1(2π)2∫-∞∞∫-∞∞Po(kx,ky,z1,t)e-j(kxx+kyy)dkxdky---(10).]]>

2.根据权利要求1所述的非稳态声场分离方法，其特征是所述各网格点上的声压时域信号是采用双传声器阵列在两测量面上一次快照获得。