[发明专利]一种从复杂声场中还原自由声场的改进方法

说明书

本发明一种从复杂声场中还原自由声场的改进方法，属于自由场恢复技术领域，包括以下步骤：基于测得的测量面S上的声压和法向振速，得到测量面S上的向外传播的声压，得到声源表面处的向内传播的声压，带入声源表面处的向内传播的质点法向振速方程，得到声源表面处的向内传播的质点法向振速值，将所述声源表面处的向内传播的声压值和质点法向振速值，代入声源表面上的散射声压源的改进方程，获得声源表面上的散射声压源，从而还原出复杂声场环境中的具有封闭外形的稳态声源的自由辐射声场。通过数值实验的方式验证了本发明改进的声场还原方法的有效性，本发明可以克服失效频率带来的影响。

技术领域

本发明属于自由场恢复技术领域，涉及一种从复杂声场中还原自由声场的改进方法，本方法是针对从复杂声场中还原自由辐射声场时在某些频率下出现失效问题的改进方法。

背景技术

结构的振动声辐射问题广泛的存在于车辆工程、航空航天、船舶工程及海洋工程等领域，如：噪音对水下潜艇的隐蔽性和生命力的战略意义重大，船上噪音影响船员的生活舒适性等。因此，振动声辐射问题的重要性日益受到人们的重视。还原振动结构声源的声场是分析结构的振动声辐射问题的有效手段。

近几十年来，还原声源声场的方法技术发展迅猛，但都存在各自的局限性与不足。如：近场全息技术虽能通过非接触式测量表征源，但嘈杂的工作环境无法满足其自由场条件的要求；随后相关学者提出基于声场分离技术(SFST)的近场全息技术完成重建目标源辐射的自由场，但是，在大多数情况下，在嘈杂的有界环境中，散射声场非常重要，尤其是在高频情况下。尽管已有相关方法可以用于复杂声场环境下的自由声场还原问题，但仍存在在某些频率下由于散射声场计算不准确引起的声场还原失效的问题。因此，急需一种解决从复杂声场中还原自由辐射声场时在某些频率下出现失效问题的改进方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供本发明采用的技术方案是：一种从复杂声场中还原自由声场的改进方法，包括以下步骤：

基于测得的测量面S上的声压和法向振速，得到测量面S上的向外传播的声压，

基于测量面S上的声压和法向振速，得到声源表面处的向内传播的声压，

基于测量面S上的声压和法向振速，代入声源表面处的向内传播的质点法向振速方程，得到声源表面处的向内传播的质点法向振速值，

将所述声源表面处的向内传播的声压值和质点法向振速值，代入声源表面上的散射声压源的改进方程，获得声源表面上的散射声压源，

基于所述散射声压源获取测量面S上的散射声场；

从所述测量面S上的向外传播声场中剔除所述散射声场，还原出复杂声场环境中的具有封闭外形的稳态声源的自由辐射声场。

进一步地，所述声源表面处的向内传播的质点法向振速方程为：

其中：r为场点，r′为源点。k＝ω/c为波数，ω为角频率，ρ为介质的密度，c为介质中的声速。是点r′处的法向导数。是点r处的法向导数。

进一步地，所述声源表面上的散射声压源的改进方程为：

其中：Γ₁为声源表面，p^B(r′)为Γ₁在r′点处的散射声压源，耦合系数α＝-i/k，k＝ω/c为波数，ω为角频率，ρ为介质的密度，c为介质中的声速。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明采用的一种从复杂声场中还原自由声场的改进方法，达到克服在某些频率下声场还原失效的目的，运用此算法通过数值实验的方式验证了该方法的有效性，本发明可以克服在某些频率下声场还原失效的问题。

附图说明