采用单面声压和振速测量的实时声场分离方法

摘要

本发明公开了一种采用单面声压和振速测量的实时声场分离方法，其特征是在目标声源和干扰声源之间布置一个测量平面，同步采集测量平面上各网格点处的声压时域信号和振速时域信号；将声压时域信号和振速时域信号分别进行二维空间傅里叶变换获得各波数处的声压时域波数谱和振速时域波数谱；然后利用声压时域波数谱、振速时域波数谱和已知的时域脉冲响应函数，实时分离出目标声源单独在测量平面上所辐射的声压时域波数谱，进而获得目标声源单独在测量平面上所辐射的声压时域信号。本发明方法只需要一个测量平面，且不存在解卷过程，实现方式简单、稳定性高，可以用于对噪声干扰环境下目标声源的时变辐射特性进行现场分析。

主权项

采用单面声压和振速测量的实时声场分离方法，其特征是按如下步骤进行：步骤a、在目标声源Mo和干扰声源Md之间布置一个测量平面S；所述目标声源Mo和干扰声源Md均可辐射任意线性声场信号；在所述测量平面S上均匀分布M个测量网格点，所述网格点的坐标用(x,y)表示；同步采集测量平面S上各网格点(x,y)处的声压时域信号p(x,y,t)和振速时域信号v(x,y,t)；步骤b、对测量平面S上的声压时域信号p(x,y,t)按照式(1)进行二维空间傅里叶变换获得声压时域波数谱P(kx,ky,t)，对测量平面S上的振速时域信号v(x,y,t)按照式(2)进行二维空间傅里叶变换获得振速时域波数谱V(kx,ky,t) P ( k x , k y , t ) = ∫ - ∞ ∞ ∫ - ∞ ∞ p ( x , y , t ) e j ( k x x + k y y ) dxdy - - - ( 1 ) V ( k x , k y , t ) = ∫ - ∞ ∞ ∫ - ∞ ∞ v ( x , y , t ) e j ( k x x + k y y ) dxdy - - - ( 2 ) 在式(1)和式(2)中，t为时间；j表示虚数单位；kx、ky分别为x、y方向的波数分量；步骤c、构建声压时域波数谱P(kx,ky,t)、振速时域波数谱V(kx,ky,t)、已知的时域脉冲响应函数h(kx,ky,t)和目标声源Mo单独在测量平面S上所辐射的声压时域波数谱Po(kx,ky,t)之间的关系如式(3)所示Po(kx,ky,t)＝0.5[P(kx,ky,t)+V(kx,ky,t)*h(kx,ky,t)]  (3)在式(3)中，“*”表示卷积运算；将式(3)中的时间t离散为tn＝(n‑1)Δt，其中Δt为采样时间间隔，n＝1,…,N，N为采样点总数；取n＝1时，分离得到： P o ( k x , k y , t 1 ) = 0.5 [ P ( k x , k y , t 1 ) + Σ i = 1 1 V ( k x , k y , t i ) h ( k x , k y , t 1 - i + 1 ) ] ; 取n＝2时，分离得到： P o ( k x , k y , t 2 ) = 0.5 [ P ( k x , k y , t 2 ) + Σ i = 1 2 V ( k x , k y , t i ) h ( k x , k y , t 2 - i + 1 ) ] ; ……取n＝N时，分离得到： P o ( k x , k y , t N ) = 0.5 [ P ( k x , k y , t N ) + Σ i = 1 N V ( k x , k y , t i ) h ( k x , k y , t N - i + 1 ) ] ; 步骤d、对由步骤c所分离出的时域波数谱Po(kx,ky,tn)按照式(4)进行二维空间傅里叶反变换，最终分离出每个时刻下目标声源Mo单独在测量平面S上所辐射的声压时域信号po(x,y,tn)， P o ( x , y , t n ) = 1 ( 2 π ) 2 ∫ - ∞ ∞ ∫ - ∞ ∞ P o ( k x , k y , t n ) e - j ( k x x + k y y ) d k x d k y - - - ( 4 ) .