[发明专利]一种产生任意弯曲声波束的方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及声场控制技术领域。提出了一种调控边界上声源相位分布产生沿任意弯曲轨迹传播的声波束的方法。

二、背景技术

目前声场控制的研究一般针对两种情形，一种是消除特定区域的噪声，产生“声学静区”(Zone of Quite)；另一种是在特定区域内重建声场，产生“声学亮区”(Acoustically BrightZone)。针对后一问题，目前常用的声场控制方法多采用波束形成(Beamforming)方法和声对比控制(Acoustic Contrast Contro1)方法。

波束形成方法用于指向性声场合成，可以采用扬声器阵列产生向特定方向传播的声波束。常用的波束形成优化方法为根据需要产生波束的角度方向，设计扬声器阵列的源强分布(如Daesung Kim，Kihyun Kim，Semyung Wang，Sung Q Lee and Malcolm J.Crocker.Maximization of the Directivity Ratio With the Desired Audible Gain Level for Broadband Design of Near Field Loudspeaker Arrays.[J].Journal of Sound and Vibration，2011，330：5517-5529和Franz Zotter,Markus Noistemig.Near-and Far-field Beamforming Using Sphericall Loudspeaker Arrays.[C].Austria，3^rdCongress ofthe Alps Adria Acoustics Association，2007.)。波束形成方法只能产生沿某个特定角度传播的声波束，而无法使波束在传播过程中发生弯曲。

声对比控制方法用于使某个特定区域内声场能量较大而使另一区域内能量较小。常用的方法有最大化“亮区”(Bright Zone)和“暗区”(Dark Zone)的声能量之比(如Joung-Woo Choi and Yang-hann Kim.Generation Of an Acoustically Bright Zone With an Illuminated Region Using Multiple Sources.[J].Journal ofAcoustic Society ofAmerica，2002，111(4)：1695-1700)和最大化亮区和暗区的声能量之差(如Mincheol Shin，Sung Q.Lee，Filippo M.Fazi，Philip A.Nelson，Daesung Kim，Semyung Wang，Kang Ho Park and Jeongil Seo.Maximization Of Acoustic Energy Difference Between Two Spaces.[J].Journal of Acoustic Society of America，2010，128(1)：121-131)等。声对比控制法在求解源强分布时需要矩阵求逆操作，而当矩阵条件数较大时会产生病态问题(ill-conditioning Problem)，从而使求解到的源强分布不准确，引起较大误差。

现有技术文献中的中国专利CN101251414A(一种利用相位反相设置扬声器阵列的方法及装置)通过调整阵列中部分扬声器单元相位的方法来实现扬声器阵列指向性的优化，使其指向性的均匀程度得到明显改进。中国专利CN102711015A(基于二次剩余序列组合的扬声器阵列声场控制方法和装置)提出利用二次剩余子序列设计出最优的阵列相位延迟矢量，按照最优的相位延迟矢量控制扬声器阵列，提高了阵列空间辐射声场的均匀程度。以上方法可提高阵列指向性的均匀程度，但无法产生沿弯曲轨迹传播的声波束。在进一步检索中，尚未发现与本发明主题相同或者相类似的文献报道。

本发明的显著特点是提出一种新的算法，由任意弯曲声束轨迹变换得到位于z＝0处边界上的声源空间相位分布，通过调控z＝0处边界上的声源相位分布，在半空间z＞0处产生沿任意弯曲轨迹传播的声波束。

三、发明内容

1、发明目的：提出一种新的算法，由任意弯曲的声束轨迹变换得到边界上的声源空间相位分布，通过调控z＝0处边界上的声源初始相位分布，在半空间z＞0处产生沿任意弯曲轨迹传播的声波束。