[发明专利]一种非稳态声场分离方法

说明书

技术领域

本发明涉及物理专业中噪声类领域声场分离方法。

背景技术

在实际工程中，目标声源位于测量面的一侧，而在测量面的另一侧往往存在干扰声源，这些干扰声源所产生的声场影响了对目标声源所辐射声场的准确测量，因此需要采用一定的声场分离方法将干扰声源的影响从测量结果中分离出来。到目前为止，国内外学者已提出多种声场分离方法，这些方法可大致分为五类：一是基于空间傅里叶变换法(SFT)的声场分离技术：G.V.Frisk等在1980年首次提出采用SFT法间接测量海洋底面的反射系数，并建立了基于SFT法的双面声场分离理论；M.Tamura于1990年将G.V.Frisk等提出的方法用于测量斜入射时材料的反射系数；M.T.Cheng等对M.Tamura提出的方法进行了推广，建立了柱面坐标下的双测量面声场分离公式，并用于实现散射声场的分离。二是基于统计最优近场声全息(SONAH)的声场分离技术：J.Hald在对SONAH研究的基础上，提出了基于双全息面声压测量的统计最优声场分离技术；F.Jacobsen等在J.Hald提出的方法的基础上，提出了基于声压和速度测量的统计最优声场分离技术。三是基于球面波叠加的声场分离方法：1956年，J.Pachner采用球面波叠加法实现了任意波场中行波和驻波声场的分离；G.Weinreich等在1980年对J.Pachner提出的方法作了进一步改进，建立了基于双球面测量的声场分离理论。四是基于边界元法(BEM)的声场分离技术：C.Langrenne等在2007年提出一种基于边界元法的双面声场分离方法；随后，E.G.Williams等在2008年提出一种基于逆边界元法和声压速度测量(Cauchy数据)的声场分离方法。五是基于等效源法的声场分离技术：C.X.Bi提出的基于等效源法的声场分离技术，适用于任意形状测量面，且计算稳定性好、计算精度高。但是，上述声场分离方法都仅仅考虑了稳态声场，仅实现了声场在空间域的分离。当目标声源和干扰声源辐射的声场是非稳态时，既需要实现声场在空间域的分离，也需要实现声场在时域的分离，因此上述声场分离方法将不再适用。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种非稳态声场分离方法，既实现声场在空间域的分离，又实现声场在时域的分离。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

本发明非稳态声场分离方法的特点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。

本发明方法的特点按如下步骤进行：

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：