[发明专利]采用单面声压和质点振速测量的非稳态自由场还原方法

摘要

本发明公开了采用单面声压和质点振速测量的非稳态自由场还原方法，将测量平面H上直接测量的时域声压和时域质点振速进行二维空间傅里叶变换获得平面H上的声压和质点振速时域波数谱；再利用平面H上的声压时域波数谱和质点振速时域波数谱、已知的声压与质点振速和声压与声压之间的时域脉冲响应函数以及目标声源表面反射系数，推导出自由场还原公式，实时还原出目标声源自由场条件下在平面H上所辐射的时变声压信号。本发明方法仅需一个测量平面，输入量无需近似计算获得，其还原公式是一个正向卷积和的计算，无需进行任何解卷求逆处理，实时消除了非稳态散射声场的影响，可用于实际声场环境下现场分析目标声源的时变辐射特性和振动特性。

主权项

1.采用单面声压和质点振速测量的非稳态自由场还原方法，其特征在于，按如下步骤进行：/n步骤1、在目标声源S_o和干扰声源S_d之间布置一个测量平面H；所述的目标声源S_o和干扰声源S_d均可辐射任意线性非稳态声场信号；在所述测量平面H上均匀布置M个测量网格点；以目标声源S_o为研究对象，将声场分为非稳态向内声场和向外声场，其中非稳态向内声场来源于测量平面另一侧的干扰声源S_d，非稳态向外声场包含目标声源S_o自由场条件下辐射的非稳态声场和干扰声在目标声源表面产生的非稳态散射声场；建立笛卡尔坐标系o(x,y,z)，所述笛卡尔坐标系中的xoy坐标平面平行于测量平面H，z轴方向垂直于测量平面H；测量平面H上的测量网格点坐标为(x,y,z_H)；同步采集t时刻测量平面H上各测量网格点(x,y,z_H)处的时域声压信号p(x,y,z_H,t)和时域质点振速信号v(x,y,z_H,t)；/n步骤2、对于测量平面H上的时域声压信号p(x,y,z_H,t)按照式(1)进行二维空间傅里叶变换获得声压时域波数谱P(k_x,k_y,z_H,t)，对测量平面H上的时域质点振速信号v(x,y,z_H,t)按照式(2)进行二维空间傅里叶变换获得质点振速时域波数谱V(k_x,k_y,z_H,t)，/n /n /n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；/n步骤3、构建测量平面H上声压时域波数谱P(k_x,k_y,z_H,t)与质点振速时域波数谱V(k_x,k_y,z_H,t)、已知的时域响应函数G₁(k_x,k_y,t)与G₂(k_x,k_y,t)和目标声源S_o自由场条件下在测量平面H上的声压时域波数谱P_f(k_x,k_y,z_H,t)之间的关系如式(3)所示：/n /n式(3)中，/nG₁(k_x,k_y,t)＝δ(t)-G_pp(k_x,k_y,Δz_H0,t)*R(k_x,k_y,t)*G_pp(k_x,k_y,Δz_H0,t) (4)/nG₂(k_x,k_y,t)＝G_pv(k_x,k_y,0,t)*[δ(t)+G_pp(k_x,k_y,Δz_H0,t)*R(k_x,k_y,t)*G_pp(k_x,k_y,Δz_H0,t)] (5)/nG_pp(k_x,k_y,Δz_H0,t)和G_pv(k_x,k_y,0,t)表示已知的时域脉冲响应函数，R(k_x,k_y,t)表示已知的目标声源表面材料的复平面波反射系数时域波数谱，z₀表示目标声源S_o表面所在位置，“*”表示两个时间函数的卷积运算，Δz_H0＝z_H-z₀，δ(t)为Dirac函数；/n步骤4、将式(3)中的时间t离散为t_i＝(i-1)Δt，其中Δt为采样时间间隔，i＝1,2,...,I，I为采样点总数，则式(3)的离散形式如式(6)所示：/n /n步骤5、对于所述声压时域波数谱P_f(k_x,k_y,z_H1,t)按照式(7)进行二维空间傅里叶反变换，还原出每个时刻目标声源S_o自由场条件下在测量平面H上辐射的时域声压信号p_f(x,y,z_H,t)；/n /n