人工扩散声场的生成及应用

摘要

水声计量和测量是水声发展的技术基础。常见的测试环境有自由场和混响场两种，其中在混响场测量原理简单可行，实施成本较低。但是由于混响水池难以达到扩散条件，因此需要采用复杂的测量方法来确保测量准确。本文通过在混响水池中放置多个声源的方法，改善已有水池的声能量空间分布，构造人工扩散声场，以简化水声混响法测量步骤，提高测量效率。 本文从理论、数值模拟、实验三个角度对多声源下的混响水池声场进行分析。首先从简正波和能量统计角度分析多声源对提高声场扩散性的影响。然后利用有限元软件进行数值计算，验证了单个声源在不同位置处的简正波激发程度不同。在不同水池中仿真多声源下的声场，从声波叠加的角度总结出声源发射随机信号，采用一定频率带宽分析时才可实现扩散。然后测量玻璃水槽的声学特性，设计并在其中进行声源个数、声源信号幅值、声源发射信号与声源连接方式、声源不同位置等多种情况对声场扩散度影响的实验。实验结果表明，声源个数增多、信号为小振幅白噪声的发声方式可增加声场扩散度。最后在生成的扩散声场中进行水听器比较法校准，测量误差控制在0.6dB以内，不确定度在0.5dB左右。结果表明，在多声源构成的人工扩散声场中测量，可以不使用空间平均。 本文通过研究在混响水池中布置多个声源对声能量均匀度的影响，生成了较为扩散的声场，简化了水声混响法的测量步骤，对混响法的推广应用有重要意义。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1研究背景

1．2国内外研究现状

1．2．1 室内声学与混响法发展

1．2．2扩散声场的构建

1．2．3水听器校准

1．2．4多声源的应用

1．3本文的主要研究内容

第2章多声源激励的混响水池基本理论

2．1混晌水池声场

2．1．1能量和统计解法

2．1．2波动声学解法

2．1．3单点源激励下混响水池

2．2．1简正波的激发

2．2．2能量统计与场源互易

2．3本章小结

第3章混响水池数值模拟

3．1．1建立仿真模型

3．1．2数值仿真正确性验证

3 . 1 . 3不同声源位置验证

3．2．1大混晌水池模型

3．2．2玻璃水槽模型

3．2．3混晌箱模型

3．3声波的叠加

3．4不规则壁面下的多声源声场

3．5本章小结

第4章多声源对声场起伏影响的探究实验

4．1 混响水槽声学特性测量实验

4．1．1第一阶简正频率

4．1．2截止频率及混响时间

4．2场源互易性验证

4．3声源可叠加性验证实验

4．4扩散度评价标准

4．5．1 确定声源及水听器距离

4．5．2不同声源个数

4．6信号幅值

4．7用不同信号通路激励声源

4．8声源分布在不同位置

4．9本章小结

第5章水听器比较法校准

5．1水听器校准原理

5．2水听器校准实验

5．3校准不确定度

5．4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢