[发明专利]一种用于噪声环境下的近场声全息测试系统及应用

权利要求书

1.一种用于噪声环境下的近场声全息测试系统的测试方法，其特征在于，所述系统包括刚性声学屏蔽罩(1)、传声器阵列(2)、底座(3)、数据采集仪(4)和上位机(5)，传声器阵列(2)包括多个传感器，所述刚性声学屏蔽罩(1)包括一个底面和四个侧面，且所述底面上离散地设置有多个开孔，开孔的数目与传感器的数目一致，各开孔和各传感器一一对应，所述传感器嵌于刚性声学屏蔽罩(1)底面的对应开孔中，且传声器与底面的内表面平齐设置，所述传声器阵列(2)、数据采集仪(4)和上位机(5)依次连接，所述刚性声学屏蔽罩(1)和传声器阵列(2)由底座(3)固定并支撑，

所述刚性声学屏蔽罩(1)的底面的外侧朝向声源面一侧设置，且与声源面之间留存有用于避免影响声源面的振动的间隙，所述四个侧面位于底面的外侧；

所述声源面在刚性声学屏蔽罩(1)底面所在平面上的投影位于该底面内；

所述方法包括：

步骤S1：确定要重建的声源面的位置，并获得重建声源面的几何形状信息，

步骤S2：在所确定的位置处用所述系统进行声压测量，并且记录刚性声学屏蔽罩(1)与声源面间的距离，

步骤S3：刚性声学屏蔽罩(1)、重建声源面和所述间隙组成一个封闭空腔，建立该封闭空腔的边界元模型，

步骤S4：基于自由场格林函数计算测量面与重建声源面之间的阻抗矩阵，

步骤S5：采用正则化方法反向求解重建声源面法向振速；

所述步骤S3中空腔表面满足的Helmholtz积分方程如下：

其中：S_m为测量面，S_v为包含了重建声源面以及测量面和重建声源面之间的缝隙构成的集合，Q为空腔表面任意一点，p(Q)为Q点处的声压，Q′为空腔表面上一点，G(Q,Q′)为自由场格林函数，n为空腔表面在Q′点处的法线方向，指向空腔的外侧，p(Q′)为Q′点处的声压；

所述格林函数具体为：

其中：i为虚数单位，k为波数，且k＝ω/c,ω＝2πf为圆频率,f为分析频率，r为Q和Q′点之间的距离；

所述阻抗矩阵具体为：

Z＝ikρcH^-G

其中：Z为阻抗矩阵，ρ为空气密度，c为声速，δ_QQ′为狄拉克函数，G_QQ′和H_QQ′为Q和Q′点之间的传递系数，G和H为空腔表面所有点之间的系数矩阵，H^-为系数矩阵H的广义逆，

所述空腔边界上的声压和速度间的关系为：

其中：p_m为测量面上的声压，p_v为重建声源面上的声压，z_ll为测量面的自阻抗，z_kl为重建声源面速度和测量面声压之间的互阻抗，z_lk为测量面速度和重建声源面声压之间的互阻抗，z_kk为重建声源面的自阻抗，v_m为测量面上的速度，v_v为重建声源面上的速度，即为重建声源面法向振速，具体为：

v_v＝z_lk^-1p_m。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述开孔排列成a行，每行b个。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述侧面的宽度与开孔之间的距离相等。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述底座(3)含有用于调节刚性声学屏蔽罩(1)和传声器阵列(2)竖直方向高度的升降机构。