[发明专利]采用双面振速测量和等效源法分离声场的方法

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

在实际测量时，通常会遇到测量面两侧都有声源，或是测量面的一侧存在反射或散射。而实际工程中，为了更加准确地研究目标声源的声辐射特性或反射面的反射特性，需要将来自测量面两侧的辐射声分开。现有的分离方法包括：(1)基于双面声压测量和二维空间傅立叶变换法的声场分离技术。该方法是G.V.Frisk等在E.G.Williams等提出的近场声全息技术和G.Weinreich等提出的双面测量方法的基础上提出的，并在近二十年里得到了进一步应用和推广。M.Tamura详细建立了基于双面声压测量和二维空间傅立叶变换法的声场分离公式，并通过数值仿真和实验成功求得反射界面的反射系数。Z.Hu和J.S.Bolton也对采用该方法测量平面波反射系数进行了进一步验证。M.T.Cheng等建立了迪卡尔坐标和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，分析了该方法分离散射场的敏感性。F.Yu等成功采用该方法分离近场声全息测量过程中全息面上来自背向的噪声。基于双面声压测量和二维空间傅立叶变换法有其固有的缺陷：一方面对测量面的形状有限制，即只能是平面、柱面或球面等规则形状；另一方面受到傅立叶变换算法的影响，分离误差较大，尤其是在来自测量面两侧声压相差较大时，其误差尤为明显。(2)F.Jacobsen等提出的基于声压和速度测量的统计最优声场分离方法。该方法采用Microflown公司的p-u声强探头同时测量声场全息面上的声压和质点振速，再采用建立的联合求解公式实现来自全息面两侧的辐射声场分离。该方法的缺陷：对测量面的形状有限制，即只能是平面、柱面或球面等规则形状。(3)C.Langrenne等提出的基于边界元法的双面声场分离方法。该方法首先测量两个包络声源的平行等间距测量面上的声压；再采用Helmholtz积分法分离入射和辐射声压场。该方法的缺陷：存在奇异积分、解的非唯一性等处理，计算效率低。(4)C.X.Bi等提出的基于双面声压测量和等效源法的声场分离技术。该方法首先测量两个平行等间距测量面上的声压；再采用等效源法分离入射和辐射声压场。该方法采用两个测量面上的声压作为输入量来进行分离，分离的声压精度较高，但分离的法向质点振速精度相对较低。

发明内容

本发明所解决的技术问题是避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种采用双面振速测量和等效源法分离声场的方法，以双测量面上法向质点振速为输入量，采用等效源法实现的计算稳定性好、计算精度高、实施简单的声场分离方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

本发明方法的特点是按如下步骤进行：

a、测量两个面上的法向质点振速

在由声源1和声源2构成的被测声场中，位于声源1与声源2之间有测量面S₁，在测量面S₁与声源2之间设置一与测量面S₁平行、且相隔距离为δh的辅助测量面S₂；在两测量面上分别分布有测量网格点，相邻网格点之间的距离小于半个波长；测量两个测量面上各网格点处的法向质点振速幅值和相位信息获得两测量面上的法向质点振速；所述被测声场为稳态声场；

b、在测量面S₁与声源1之间设定虚源面S₁^*，在辅助测量面S₂与声源2之间设定虚源面S₂^*，并在两虚源面上分别分布有等效源，等效源的个数不大于对应测量面网络点数；所述等效源为标准点源、面源或体源；

c、建立两虚源面上等效源与所述两测量面上法向质点振速之间的传递关系