[发明专利]一种混响水池中三维声场的数值计算方法

权利要求书

1.一种混响水池中三维声场的数值计算方法，其特征在于，所述数值计算方法包括以下步骤：

步骤1：构建混响水池模型，所述混响水池为一个底面为正方形，四周侧面为矩形的长方体且混响水池壁内表面光滑的方体混响水池；

步骤2：在混响水池中设有一个声源S₀，在池壁表面放置一个矢量水听器R₀，基于步骤1的混响水池模型，直达声线为轴，对混响水池中的声场进行平面划分，得到声场的截面；

步骤3：基于步骤2的声场截面，利用虚源法绘制声场平面的声线传播情况，构建出声线在声场平面的虚源图像及其反射声线模型；

步骤4：基于步骤3的虚源图像及其反射声线模型构建出声源位于混响水池中心位置时的三维声场。

2.根据权利要求1所述一种混响水池中三维声场的数值计算方法，其特征在于，所述步骤1具体为，声源在其中发射时，声波经过各个侧壁的反射与叠加，形成混响声场，混响水池的长、宽、高分别为l_x、l_y、l_z，混响水池的四面侧壁设为平面Ⅰ(1)、平面Ⅱ(2)、平面Ⅲ(3)和平面Ⅳ(4)，上表面为平面Ⅴ(5)，池底为平面Ⅵ(6)。

3.根据权利要求1所述一种混响水池中三维声场的数值计算方法，其特征在于，所述步骤2具体包括以下两种情况：

第一种：混响水池正中心有一个声源S₀，在其正对的某一个池壁表面中心放置一个矢量水听器R₀，以直达声线为轴，对混响水池中的声场进行平面划分，得到声场的水平截面与垂直截面；

第二种：混响水池中有一个声源S₀，放置一个矢量水听器R₀，即声源S₀与矢量水听器R₀距离各个池壁以及水面的间距都不相同，声源S₀与矢量水听器R₀也未处于同一水平面，以直达声线为轴，对声场进行平面划分。

4.根据权利要求3所述一种混响水池中三维声场的数值计算方法，其特征在于，基于水平截面与垂直截面，设真实声源位置为S₀，其关于反射界面的镜像虚源为S_0n；矢量水听器为R₀，各个虚源到达矢量水听器的距离为R_0n，各条声线的声程长，到达时延为τ_0n，

若假设水池声速为c，直达声时延为τ₀，声源S₀与四个侧壁的距离为k₁，与池底及水面的距离为k₂，声线经水池侧壁的反射次数为m₀₁，声线经池底与水面的反射次数为m₀₂，由勾股定理计算出各条声线的虚源与接收点的距离为：

R₀S₀＝c·τ₀ (1)