[发明专利]一种基于虚拟双全息面的声场分离方法

说明书

本发明属于近场声全息技术领域，公开了一种基于虚拟双全息面的声场分离方法，包括以下步骤：S1、基于虚源理论，将目标声源的反射声看成是由目标声源形成的虚源产生的辐射波，并建立目标声源的虚源；S2、将全息面向远离目标声源方向移动距离d形成虚拟全息面，所述全息面和虚拟全息面均处于目标声源的近场；S3、根据球面波理论，从全息面和虚拟全息面的声压中分离出目标声源在全息面产生的辐射声压。该方法不需要知道反射材料的声阻抗特性，能非常有效地抑制反射声的干扰，还能大大减小声场测量的工作量。

技术领域

本发明涉及近场声全息技术领域，尤其涉及一种基于虚拟双全息面的声场分离方法。

背景技术

近场声全息技术能从声场中部分点的声压或者质点振速，还原出声场中全部的声学参数。近场声全息技术要求应用的环境为声自由场，然而在工程实践中，环境对目标噪声源的辐射声波的反射作用使得目标声源的辐射声和反射声叠加在一起形成了非自由声场。如果在非自由声场中直接采用传统的近场声全息的技术重构声源，将产生较大的重建误差，有时甚至产生错误的结果。

为了在非自由场中应用近场声全息技术，学者们采取了两大类的方法来消除反射声的影响：一类是根据反射材料的性质修改声场传递矩阵从而重建目标噪声源，周达仁和Elias采用第一类方法通过修改声场传递矩阵直接重建目标噪声源，他们分别在已知反射材料的声阻抗和未知反射材料的声阻抗两种条件下对目标噪声源进行了重构，从他们计算的结果来看，当反射材料的声阻抗未知时，直接重构的声源误差较大；一类是在使用传统的近场声全息技术重建目标噪声源前进行声场分离，主要有快速傅里叶变换法、球面波叠加法、等效源法、和最优统计近场声全息方法，这些方法都能达到一个较好的声场分离的效果，但是这些方法的显著的缺点是需要采集两个不同位置全息面的声压，大大增加了声场测量的工作量。

发明内容

本发明意在提供一种基于虚拟双全息面的声场分离方法，以解决现有方法需要采集两个不同位置全息面的声压，大大增加了声场测量的工作量的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于虚拟双全息面的声场分离方法，包括以下步骤：

S1、基于虚源理论，将目标声源的反射声看成是由目标声源形成的虚源产生的辐射波，并建立目标声源的虚源；

S2、将全息面向远离目标声源方向移动距离d形成虚拟全息面，所述全息面和虚拟全息面均处于目标声源的近场；

S3、根据球面波理论，从全息面和虚拟全息面的声压中分离出目标声源在全息面产生的辐射声压，其公式为：

其中，P₁表示全息面上的测量声压，P₂表示虚拟全息面上的测量声压，

进一步，所述步骤S3中公式(4)的推导过程，包括：

S31、以目标声源形心和虚源形心为坐标原点，建立球坐标系ρ₁和ρ₂；

S32、假设虚拟全息面和全息面均有N个测点，根据声压的标量特性，得到如下的关系：

P₁＝P₁¹+P₁² (1)

P₂＝P₂¹+P₂² (6)