[发明专利]一种产生任意弯曲声波束的方法

权利要求书

1.一种产生任意弯曲声波束的方法，通过调控边界z＝0处声源相位分布，在半空间z＞0处产生沿任意弯曲轨迹传播的声波束。其特征在于包含以下三个步骤：第一步、根据设定的任意弯曲轨迹x＝f(z)，通过勒让德变换(Legendre Transform)计算轨迹上任意一点斜率t(z)＝df(z)／dz与切线在横轴上截距x的函数关系；第二步、根据几何关系及费马原理(Fermat’s Principle)，计算边界上声源相位分布φ(x)与横轴坐标x的函数关系；第三步、利用第二步变换得到的边界上声源相位分布φ(x)重放声场，产生沿设定的任意弯曲轨迹传播的声波束。

2.如权利要求1所述的产生任意弯曲声波束的方法，其特征在于：任意弯曲轨迹上任意一点斜率t(z)＝df(z)／dz与切线在横轴上截距x的函数关系，计算流程如下：首先，由t＝t(z)得到其逆函数z＝z(t)；其次，通过勒让德变换定义函数g(z)＝tz-f(z)；然后，将z＝z(t)带入函数g(z)，并由勒让德变换的几何意义得到函数x＝-g(t)；最后，计算函数x＝-g(t)的逆函数得到函数关系t(x)＝g^-1(-x)＝h(x)。

3.如权利要求1所述的产生任意弯曲声波束的方法，其特征在于：边界上任意一点x₀处声源相位φ(x₀)按式(1)计算：

φ(x0)=∫0x0kh(x)1+h(x)2dx---(1)]]>

式中，k为波数。

4.如权利要求1所述的产生任意弯曲声波束的方法，其特征在于：利用第二步计算得到的边界上声源相位分布φ(x)重放声场，计算流程如下：将边界上的声源相位分布进行离散化，记采样点为勘(n＝1，2，…，N，N为点源个数)，离散化相位分布为φ(n)＝φ(x_n)。每个采样点用无限大障板上向半自由空间辐射的点源模型近似，各个点源的源强表示为q_n＝e^jφ(n)，j为虚数单位。空间任意一点声压按式(2)进行计算：

p=Σn=1Nqne-jkRn2πRn=Σn=1Nejφ(n)e-jkRn2πRn---(2)]]>

式中，k为波数，R_n为第n个点源与计算场点的距离，p为计算场点声压值。