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中国声学学会2006年全国声学学术会议

中国声学学会2006年全国声学学术会议

  • 召开年：2006
  • 召开地：厦门
  • 出版时间： 2006-10

主办单位：中国声学学会

会议文集：中国声学学会2006年全国声学学术会议论文集

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共281条结果
  • 摘要：生物声学是一门研究非人动物声音的学科,研究范围包括动物声通讯行为;发声解剖学和神经生理学;听觉能力及机理;声纳;噪声对动物的影响.最近有许多令人激动的新鲜事,诸如制造声纳装置模拟动物的回声定位;利用自然目标放大通讯声(蛙玩树2002-Science);听觉器官和发声结构的计算机成像;用声传感器阵列跟踪陆地及海洋动物(如利用少量的声纳浮标跟踪鸣唱的座头鲸);用x-射线计算机断层扫描术,彩色图谱显示海豚瓜状体内密度变化;声学与非声学信号行为的比较:猕猴面部表达及相应叫声的语图;制造更能察觉海洋哺乳动物的捕鱼网装置;鲸、象和河马的次声通讯;人为噪声对野生及家养动物的影响等等.本文内容包括： 1、凹耳蛙有超声通讯能力 2、双耳间时间差加工模型的突破 3、听觉感知的神经基础
  • 摘要：受会议邀请写一个综述方面的文章,早在十年前,由应崇福院士、汪承灏院士和我共同起草了个"九五国家攀登项目建议书".建议的项目题目是"跨部门重要技术超声检测中关键性基础研究--超声定量检测与评价".为起草建议书,先后用了近两年时间,组织国内主要院校和工业部门研究单位四十余个,召开研讨调研大小会议二十余次,对国内外有关情况进行一次梳理,并另外吸收了十五个单位二十一位研究员教授作为联合建议人,向科技部作了申报,遗憾的是没有批准立项.本文综述是以上述建议书为基本素材,考虑近年来的一些发展写成的,共分三部分内容:超声检测学科意义和基本情况、主要研究内容和遇到的困难、粘接超声检测的一些新进展和取得的一些主要结果,后一部分是介绍我们项目组近年来所取得的成果.
  • 摘要：对于一维小振幅水表面波,可以采用线性近似,将非线性项略去,加上底边界法向速度为零的条件,得到水波方程的线性行波解: ζ=Aej(ωx±kx),Φ=-jg/ωAchk(z+h)/ch(kh)ej(ωx±kx),kth(kh)=ω2/g 其中,ζ为水面位移,Φ为速度势,k为波数,ω为本征频率,h为静止水深,g为重力加速度. 对于具有周期结构底面的水槽,由于不同水深所对应浅水波的波矢的变化,使得在交界面处水波发生了明显的散射.叶真等人采用传输矩阵的方法理论上研究了一维无限周期结构底面水槽中的水表面波.发现,由于结构的引入,系统中产生了通带和禁带.本文以实验研究在垂直激励下,有限结构周期底面对水槽中表面波的影响.水槽内的结构是在均匀平底上等间隔安置矩形凸起的有机玻璃块.每个矩形块都有相同的高度2b0,相同长度d,相互之间等间距d,同水槽等D0;总共有N个矩形块,左右两边的矩形块与壁面之间距都是d/2,注水后静止液面平均高度为h0,如图1所示.本文对具有周期结构底面水槽中表面波的实验研究进行了简要介绍.
  • 摘要：固体板材结构在航空航天等领域得到广泛使用,疲劳载荷的存在将导致其发生疲劳损伤.固体板材的疲劳损伤程度决定了板材结构的可靠性和安全性.近年来,超声兰姆波作为一种有效手段在固体板材疲劳损伤的监测与评价方面得到了较深入的研究,已开展的板材疲劳损伤的超声兰姆波评价方法研究仅考虑了超声兰姆波传播过程中的线性响应[1].为进一步准确表征疲劳载荷循环过程中固体板材的疲劳损伤程度,尤其是为了达到对板材的早期疲劳损伤情况进行准确预报的目的,考虑超声兰姆波传播过程中的非线性效应是必要的.本文对固体板材疲劳损伤的非线性超声兰姆波评价方法进行了分析和实验研究.结果表明,利用超声兰姆波的非线性效应可更为准确地评价固体板材的疲劳损伤程度.
  • 摘要：近几个世纪以来,颗粒物质的研究一直是一个对科学家非常具有吸引力的课题.近20年来,随着新科技的出现,颗粒物质的内部动力学特征被逐渐揭示出来,以往的实验表明,垂直振动激励下颗粒物质可以呈现诸如隆起、对流、分层以及表面波动等现象.本文研究准二维且底部带有周期结构的槽中的隆起现象.
  • 摘要：随着目标隐身技术的发展,传统的被动声呐正在失去优势地位,低频主动声纳(LFAS)日益成为隐身目标探测与识别的主要手段,同时,低频主动声呐还在水下目标定位、导航、通信、海上石油与天然气资源勘探,以及海底层析成像等领域具有举足轻重的地位. 低频大功率发射换能器是低频主动声纳的关键技术之一.为了提高对隐身目标的探测能力,必须大幅度降低换能器的工作频率,提高发射声功率.同时,考虑到平台的限制,为了布阵和安装方便,必须大幅度减小低频大功率发射换能器阵元的体积和重量.然而,越低的工作频率意味着需要更大的尺寸,与小尺寸的要求是一对矛盾,同时,越低的工作频率意味着更低的辐射能力,与大功率的要求也是一对矛盾.本文介绍了具有紧凑结构的860Hz大功率发射换能器的研制情况.
  • 摘要：超声成像是目前超声学中最活跃分支.现在常用的超声B扫描成像(俗称B超)已成为医学上一个很重要的诊断方法.B超是用一维阵列实现二维成像.而目前超声成像与其它成像方法一样,正在向三维立体成像方向发展,超声三维立体成像正在迅速成为超声领域新的生长点和发展方向.而实现三维立体成像需要二维阵列,对于二维阵列[1],由于超声换能器阵元可达上万个以上,并且要求各阵元的一致性要好.用分立的阵元(超声换能器)和电子电路制备,将带来巨大的困难,目前只能做成较少阵元的二维阵列.采用集成化的微机电系统(MEMS),即用硅微超声换能器MEMS阵列结构代替分立结构是克服此困难的最好的办法.未来甚至可以将微超声换能器阵列、发射电路、接收电路、信号处理和控制电路等集成在一个单一芯片(SOC)上,形成SOC微超声成像系统.这样一个微系统其优点是突出的:它是微小型的,轻便的,由于缩短传感阵列与后电路的引线而减少杂散电容和电阻,提高了信噪比和灵敏度,减少能量损耗,节省制造成本.这种基于MEMS换能器阵列所构成的超声成像系统的实现,将会给超声成像带来革命性变化[2][3]. 本文设计了一种一维硅微超声换能器阵列,阵列阵元的共振频率为100KHz.该换能器阵列使用ZnO薄膜作为压电层,振动膜为氮化硅薄膜.文中分别计算了阵元数为8、16和32的一维硅微超声换能器阵列的指向特性,以及每种阵列在阵元间距分别为1.7mm、3.4mm和5.1mm时的指向特性.
  • 摘要：低频换能器广泛运用于各种水声设备中,是换能器研究的主要方向.本文考虑一种新型低频换能器结构,并运用ANSYS有限元软件进行了模拟分析,换能器水中谐振频率为410Hz.
  • 摘要：精密直线进给系统在工业应用中变得越来越广泛[1].直线型超声电机与传统的直线电机相比,具有结构相对简单,响应快,推力大,精度高,电磁干扰小,直接驱动负载,断电自锁,没有回程间隙等特点,且可以应用于清洁、低温、真空的环境中,因而有良好的应用前景.典型的直线型超声电机有行波型、复合模态及多模态型、双换能器振子型、声表面波型、层合板型等类型[2、3],其中许多电机采用了两种不同类型的模态作为工作模态,由于需要同时激励两个模态,并且模态间要遵守严格的相位关系,因此容易受到设计、制造及工作环境的影响,不易稳定工作.本文设计了一种双振子直线型超声电机,每个振子利用两个相同类型的弯振模态作为工作模态,其设计制作简单,双向驱动速度统一性好,期望满足工业用精密直线进给系统的需求.
  • 摘要：金刚石薄膜的热学性质的准确测量一直是物理学领域中的研究热点之一.由于传统的接触式测量方法受到材料几何尺寸的限制并不适用,而光学方法具有快速、非接触式等特性,近二十年来已先后有多种光学方法应用到薄膜材料的热学参量的表征,其中较为突出的是利用激光在薄膜表面激发瞬态热栅的技术.本文在此基础上,提出了利用多点源光热法表征金刚石薄膜的热学性质,建立了相应的数学模型并测量了硅基底上沉积的金刚石薄膜的热扩散系数.
  • 摘要：利用瑞利波的频散曲线可以反演推断介质的几何和力学信息,这在地球物理[1]和超声检测领域[2]被广泛应用.分层介质中的瑞利波具有多模特征,这一特性往往给瑞利波反演工作带来困难,在反演过程中需要正确地选择频散曲线,由于实际情况的复杂性,通常存在模式的误判问题[3],特别是在低速层存在的情况下,频散曲线的选取变得更为困难.本文通过实验研究了各模式的激发与传播规律,避免了模式的误判,并给出了正确的反演方法和结果.
  • 摘要：瑞利波的散射和透射问题较难给出解析解,前人曾采用不同的方法进行了研究,包括近似方法和数值方法,并取得了一系列的成果[1-2],但对较复杂情况的求解仍存在很大困难.有限差分方法是一种直接对弹性波方程进行离散的方法,具有简单灵活的特点,是模拟弹性波传播和散射的最有效方法之一[3-4].我们采用时域有限差分方法对瑞利波在界面上的反射和透射问题进行了数值模拟,给出了较直观的图像.
  • 摘要：考虑一半径为a的无限大各向同性的弹性圆柱体.弹性圆柱体的纵、横波速度分别用cL和cT表示.分别用ω和k表示角频率和轴向波数.沿应力自由表面的圆柱体轴向传播的纵模式波的频散方程为[1,2] 2p/a(q2+k2)J1(pa)J1(qa)-(q2-k2)2J0(pa)J1(qa)-4k2pqJ0(qa)J1(pa)=0 它是著名的Pochhammer频散方程,是Pochhammer于1876年首先给出的.其中, p= √ω1/c2L-k2,q=√ω/c2T-k2 J0,J1分别代表0阶和1阶的第一类Bessel函数.方程(1)是轴向波数k和频率ω的超越方程,对于每一个选定的实波数k,可以找到频率方程的无限个根,这些根代表在圆柱体中传播波型的频率.由此可绘出频率波数曲线或频率相速度曲线.关于最低阶纵模式波的研究广泛的出现在研究生教材[1,2]中,很少讨论高阶纵模式波.最近,Ahmad[3]研究表明,在速度位于纵横波之间的高阶模式波频散特性可由一个简单的近似公式描述.本文,我们基于Ahmad[3]的研究结果,进一步顾及二级小量,使近似频散曲线与数值解的频散曲线间的误差进一步减小.本文还介绍了高阶纵模式波的近似解和近似解与数值解的比较情况.
  • 摘要：具备纵、横向双维线列尺度亮点特性的潜艇目标,在物理几何三维空间坐标系上可用"X"轴和"Y"轴来表征其"⊥"字形的面尺度亮点回波特性.实际情况下,潜艇目标的镜反射强亮点约在3-10个,这主要决定于目标方位及潜艇结构.实测结果表明,在艇体侧向方位镜反射强亮点较多,正横方位由于信号叠加的关系回波被汇聚为一个超强亮点,艏艉方位由于遮蔽效应强亮点较少;而舰桥则在各方位都有较多的强亮点.如果将强亮点与潜艇的要害部位结合考虑,通常有7个强亮点(或要害部位)分布于潜艇目标的艇体艏部(声呐球鼻艏)、前部(武备舱)、中部(人员舱)、后部(动力舱)、艉部(推进器)、舰桥面和舰桥顶这7个部位.本文医潜艇为例介绍了水中目标面尺度回波模拟的实验研究情况。
  • 摘要：对于目标低频声散射的研究,结构弹性体的声散射特性是研究者主要关注的对象,同时对于水中一般目标而言,内部结构将改变其声散射特性.所以研究充入部分流体介质的结构弹性体声散射特性的变化是十分重要的.在这方面的研究中,Gregory Kaduchak和Charles M.Loeffler[1]研究了不同材料的弹性球壳在充入不同流体介质时有效目标强度(ETS)的变化,通过经典理论计算及实验结果,说明内部流体中声速及密度的变化对有效目标强度产生明显的影响.J.A.Fawcett[2]通过球谐波展开及边界条件建立方程的方法计算了局部充水球壳的声散射频谱,分析了不同厚度的水层对球壳散射特性的影响,其结论是,内部水层与空气交界面越大,其较高频处的谐振峰幅度越高. 本文应用有限元方法研究了弹性球壳及结构弹性球壳在充入部分水介质时的散射特性,计算了有隔板及无隔板情况下,充入不同厚度水介质的散射形式函数,分析了内部水介质对弹性球壳散射特性的影响;同时分析了弹性球壳在充入部分水介质后,顶部入射和底部入射时,其散射特性的变化.
  • 摘要：海洋环境噪声有很多源,其中风关噪声是各海域普遍存在的、几百赫兹至几十千赫的主要噪声源,因此也是最先引起水声专家关注的环境噪声源.最初的风关噪声模型普遍采取静态噪声源模型,没有对风关噪声源的发声机理进行深入研究,假设噪声源级仅与风速和频率有关,根据在某局部海域的试验结果得到一些经验公式,导致不同海域,甚至不同海况下模型预报的风关噪声绝对级和试验结果相差较大,无法为声纳的设计和使用提供较好的服务,后来S.Finette等建立了动态噪声源统计模型,但是对风关噪声源发声机理的研究成为制约风关噪声模型完善的瓶颈,目前,世界各国水声学者正在从理论、实验室、和海上试验三方面加快对风关噪声发声机理的研究工作.本文还包括：静态噪声源模型；动态噪声源模型；环境噪声源模型的发展方向.
  • 摘要：浅海环境较深海环境要复杂的多,浅海中目标散射声特性的研究对于近海目标探测有着极为重要的意义.本文对浅海声波导内的球冠圆柱散射问题进行了初步的研究讨论.应用有限元单一矩方法的求解Helmholtz方程边值问题,得到目标附近散射声场,远离目标的区域利用三维柱岛本征函数解表示散射声,通过在虚拟界面上的连续性条件确定散射系数.
  • 摘要：海洋是一个大宝藏,但海洋的开发和开采要比陆地上困难.目前,海洋声学还是一门迅速发展的学科,水声多媒体通讯是海洋科技界多年来追求的一个目标,人们希望在水下也能像在陆地一样快速实时地传输语音、文字、图像等各种数据.当今水声通信的前景就是由活动和静止节点共同构成的水声数据通信网.从通信论的观点看,海洋就是声信道[1].水声无线通信要靠声波去实现,水声信道与无线电信道大不相同.由于海洋声信道中存在着严重的多径效应,它引起接收信号的畸变和严重的码间干扰,其复杂性增加了水声通信的障碍[2]. "Pattern时延差编码"(Pattern Time Delay Shift Coding,简称PDS)水声通信体制[3],信息并非调制在码元波形中,而是利用信息码元的时延值调制信息,将信息编码技术和信道编码技术融于信号码元的设计中,使得每个携带信息的基本码元均具有抗水声多途干扰的能力,可以稳健的适用于水下通信.当与时间反转镜技术结合时,可获取非常强的抗多途性能[4].文献[3～6]对其原理有详细论述,在此不再提及.本文主要介绍Pattern时延差编码体制自身的抗多途性能及Pattern的选取.
  • 摘要：传统的窄带处理基于窄带条件2v/c＜＜1/TB,对于大时宽带宽积信号、目标高速运动的情况,采用窄带信号处理方法与实际情况差别很大.宽带相关成像的原理是利用目标回波信号估计目标的宽带扩展函数,获得目标的二维像:宽带时延-时间伸缩分布图[1].文献[2]将几何上扭曲的时延-时间伸缩图转化为目标的几何像,便于进行目标识别.利用宽带时延-时间伸缩分布图可以获得目标的运动参数,而获得高质量的图像特征点是决定目标运动参数获取精度的关键,本文研究如何利用宽带时延-时间伸缩分布图提取高质量的图像特征点.
  • 摘要：已有研究[1,2]表明,水声信号确实存在非线性特性,且具有低维混沌系统特征.可以通过重构空间[3,4]的方法将水声信号从时间域变到高维矢量空间.在这高维矢量空间里,水声信号时间序列的动力学特性能够得到准确的描述.本文利用水声信号混沌特性,寻找时间序列某点在重构相空间中的临近点,假设预测滤波器阶数近似于嵌入维m,设计出的非线性预测滤波器对水声信号时间序列和经典的混沌系统产生的时间序列进行预测.
  • 摘要：水雷声引信是利用目标舰船声场信号来触发引爆水雷的,具有探测距离较远,可靠性高,易于实现对目标的探测、识别等优点.为了在陆上条件下实现对水雷声探测系统的检测,以验证其有效性,改进和提高水雷装备的效能,建立一个能够形成具有典型特征的舰船声场模型便成为本文探讨的主要问题.
  • 摘要：自适应模拟退火(Adaptive Simplex Simulated Annealing简称ASSA)是一种混合反演方法,它避免了全局反演的非实时性,又消除了局部反演的非全局最优性,是集两者的各自优点,达到了准确快速的目的.ASSA自适应下山模拟退火反演方法不仅效率高、鲁棒形好、收敛快,而且抗噪声能力也很强. 本文将ASSA用于海底地声参数反演研究,模拟计算部分着重讨论该算法抗噪声的性能.白色噪声和有色噪声数据分别选用匹配场和浅海地声反演的基准数据.最后,采用2005年我国南海40余公里的实验数据反演海底等效地声参数,对声场模型中海底分层结构选用一层还是二层进行了讨论.
  • 摘要：光纤矢量水听器有几种传感类型,我们采用的结构是是加速度传感类型.水中声场矢量包括梯度、振速和加速度等,对于加速度型光纤矢量水听器,声压灵敏度在工作频段内应随频率变大而线性增加,同时指向性应具有余弦特性[1-3].为了使实际特性尽可能接近理论要求,必须从光学系统、传感结构等方面进行研究,并通过严格的制作工艺加以保障. 通过对传感结构以及传感参数的理论设计和严格的制作工艺,我们研制成功了三维干涉型全保偏光纤矢量水听器,该水听器系统信号稳定,并且实现了水下全光化[4].为了得到光纤矢量水听器的实际性能,我们首先在振动台上测试了它的加速度的响应特性,并利用水声场中声压与加速度的关系推算为声压灵敏度响应;然后在水声一级计量站标定了声压灵敏度响应和指向性;为了验证它的海上实际应用性能,进行了海上试验.实验结果表明,该光纤矢量水听器具有很高的声压灵敏度、明显的余弦指向性和良好的低频响应.
  • 摘要：上个世纪四十年代,人们就已经开始了对水介质声吸收特性的研究.当时主要针对纯水和电解质溶液的吸声机理进行了研究.而对于混浊水的研究相对较少,本文主要介绍了如何在实验室中利用混响法测量混浊水的声吸收系数.
  • 摘要：二阶统计量的参数估计只适合最小相位系统下的高斯随机信号,基于它应用的局限性,近年来高阶统计量在信号处理方面的研究和应用得到了迅速的发展.已有的研究和应用表明:一方面,基于高阶统计量的方法可以有效增强信噪比;另一方面,高阶统计量不仅能反映随机过程的幅值信息,而且还反映了随机过程的相位信息.目前高阶统计量的应用研究主要集中于3阶、4阶累积量及其相应的高阶谱方面. 本文在有色非高斯数据的处理中,通常是建立AR模型,我们更关注高阶统计量在AR模型方面的研究.国外最具代表的人物是Mendel J M,Giannakis G B和Nikias C L等人,其中Mendel J M提出了基于累积量的非高斯ARMA模型的阶次确定的算法、利用高阶统计量进行非最小相位系统的辨识方法;Akaike提出了基于高阶累积量的Yule-Walker方程,利用奇异值分解(SVD)来确定AR参数及其阶数;Tugnait J K提出了基于高阶统计量的非因果自回归模型的阶次选择、高阶谱分析等方法.
  • 摘要：中科院声学所声场声信息国家重点实验室与多家单位合作,于2006年4月在黄海进行了一次远程水下保密移动通信实验,通信体制为基于混沌的扩频M-ary通信方式,取得了较好的实验结果,本文对实验和数据处理情况做一个简要介绍.
  • 摘要：利用声学方法反演海底声学参数是海洋声学的一个重要研究内容.目前已发表了大量的相关文献.在利用声传播反演海底低频声吸收时往往需要通过比较不同距离上声波能量或声场空间相关差得到.本文提出利用单矢量水听器在一个距离上接收到的质点垂直与水平振速不同的衰减规律反演浅海海底衰减系数,这样可以大大提高反演效率.
  • 摘要：空气中静止声源激发水下声场的研究取得了很大的发展.对于空气中运动的声源,通常可以用波束积分、射线理论和简正波方法计算.波束积分和射线理论可以计算近场,对于远场波束积分计算量大,射线方法计算精度不高.简正波方法可以计算远场,物理意义明确,但是近场计算精度不高.Schmidt基于波数积分方法编制的软件(OAST)可以计算声源和接收同速同向运动的情况;Kazanjian给出了时域简正波表达式,但是不便于数值计算.本文将水下运动声源产生声场的频域简正波表达式推广到声源在空气中的情况,并进行了数值模拟.
  • 摘要：内波是引起浅海声场起伏的重要原因之一,在浅海由于海底地形的变化,内波活动更具复杂性和非线性特征,因此要充分考虑它们对声信号的影响.大量的数值模拟研究表明,内波能引起简正波之间声能量的耦合,引起声信号的剧烈起伏. 为了考察内波对声传播的影响,国际上开展多次大规模的综合实验,有1995年SWARM,1996中美联合考察(黄海中部海区),2001年亚洲海国际声学实验(ASIAEX南中国海)等,本文基于黄海实验测量的海洋环境数据和内波特征[1],模拟研究内波对声场的影响及声场的统计特性.
  • 摘要：在南海北部海域,内波是引起海洋声场起伏的主要原因[1-2].频繁的内波活动使得水声信道的时空稳定性变差,形成具有时-空-频变特征的复杂水声快变信道.本文对南中国海实验数据进行了分析处理.研究表明,非线性孤子内波活动使实验海区声场产生了强烈的时空去(退,解)相关效应,是实验中声场时间-空间相关尺度下降的主要原因.
  • 摘要：硅微传声器是一种用MEMS技术制造的、将声信号转换为电信号的声学传感器.自2002年起,中国科学院声学研究所在中国科学院知识创新工程试点项目、国家863计划MEMS重大专项课题和国家自然科学基金"半导体集成化芯片系统基础研究"重大研究计划重点项目的支持下,先后开展了硅微电容传声器、硅微压电传声器及其应用集成系统的研究工作,在方形振膜、圆形振膜、聚亚酰胺结构、微凸防粘连结构的硅微电容传声器和分裂电极硅微压电传声器等研制中,取得了一系列的理论和实验进展,并且结合低噪声升压电路、匹配电路、采样与处理模块、无线接入模块的研制,形成了一些典型的应用集成系统方案和样机,为我国声学微机电器件和系统的发展奠定了良好的基础.本文介绍了相关的研究进展和所突破的关键技术,指出了进一步的发展方向.
  • 摘要：粘接结构广泛应用于航空、航天、国防工业等重要领域,粘接结构的安全和质量问题一直被人们所关注,利用超声检测方法对粘接强度进行无损评价成为人们寻找解决问题的途径之一. 粘接强度由胶层的内聚强度和粘附强度所决定,粘附强度主要取决于胶层与胶粘体界面间的连接状态,和粘接体表面的处理工艺有很大关系,内聚强度则主要与胶层的等效密度和等效弹性模量及胶层的厚度相关.胶层通常用具有纵向劲度系数与横向劲度系数的等效的弹簧来描述,Rokhlin等人推导了声波在固体粘接界面反射和透射系数与等效的界面劲度系数的关系[1],这种弹簧模型仅在声波波长远大于胶层厚度的情况下才成立,适用范围受到一定的限制.Guyott and Cawly[2]分析了胶层厚度与胶接体不同模式谐频的关系,指出了利用测量胶接体的谐频来计算胶层厚度和弹性模量的可能性,利用第一谐频分检了2mm铝块粘接体之间一定胶层厚度范围内的完全粘好、胶层前后界面脱粘的三种粘接情况[3].本文针对由胶层粘接的两块层状金属粘接结构,研究了利用纵波的垂直入射,通过谐频点,采用模拟退火(SA)的方法对胶层声时与声阻进行反演的可能性,通过实验进行了验证,并进一步获得了胶层的等效纵向劲度系数.
  • 摘要：在机械振动及功率超声领域里,需要设计各种形状和振动模式的振动系统以满足不同应用场合的需要,常见的有均匀截面杆、变截面杆、圆环、圆形或矩形板、圆形壳及其复合体等[1-3].应用中除了传统的纵向、弯曲及径向振动模式外,平面扭转振动圆盘也是一种很重要的弹性振动元件[4].本文从圆盘的扭转振动波动方程出发,推导出均匀厚度薄圆盘的平面扭转振动的机电类比等效电路,并从等效电路导出其频率方程.
  • 摘要：近代的粘接理论认为粘接剂与被粘接材料之间的粘接力主要是由两材料分子之间的相互作用力形成.作用能约50 KJ/mol的氢键作用力是界面粘接力的主要贡献者[1]. 在环氧-铝粘接界面上,氢键是由铝表面的氧化铝层吸附的OH羧基为施主,与环氧树脂中的环氧环受主组成.氢键中施与受主的相互作用势,可用Morse对势描述: U=U0[e-2a(r-r0)-2e-a(r-r0)], (1) 式中:U是氢键中的H与受主Y距离为r时的相互作用能,U0是经典的氢键离散能,a是形状因子,而r0是氢键的H原子与受主Y之间的平衡距离. 将氢原子与受主Y之间的作用力在r0附近作幂级数展开,并只保留至线性项:f=-dU/dr≈2aU0[-2a(r-r0)+a(r-r0)]=-2a2U0(r-r0)=-k(r-r0),(2)这表明一个氢键中的H和受主Y之间的作用力相当于长度为r0、弹性常数为k=2a2U0的弹簧作用力.本文还介绍了弹簧边界模型和激光超声实验.
  • 摘要：电子声显微镜(SEAM)是由Brandis和Rosencwaig[1]和Cragill[2]在1980年分别独立创建,并己成功地应用于材料表征.为了使SEAM发展成为一种定量的无损评估新技术,本文将采用新的分布热源模型,利用积分变换和本征函数展开法,通过求解热传导方程、热弹方程和压电方程,得到SEAM的输出信号的表达式,讨论了SEAM信号的激发机理和空间分辨率.
  • 摘要：钢材中的夹杂物对其性能有很大的影响,因此对钢材中所夹杂物的检测非常重要,超声检测是检测钢材内夹杂物的一种重要无损检测方法.低碳钢连铸坯材料是一种被广泛应用的粗晶材料,对其中缺陷的超声无损检测比较困难,研究如何有效地提取和利用反映所夹杂物的信号特征,对于工业应用有重要的意义. 本文利用离散序列的小波变换多尺度分析上海宝山钢铁公司提供的低碳钢连铸坯材料,材料的晶粒直径约为2000μm.小波变换中选择不同的小波基会对处理结果有很大影响,本文根据小波基和信号的相关程度选择相关系数最大的小波基对检测信号进行小波分解,并对不同尺度中突出体现的信息分别进行处理后重构信号,取得了良好的去噪效果.
  • 摘要：医学超声图像是目前医学上使用最多的一种图像.医学超声图像在成像时不可避免地受到噪声污染,使得图像清晰度变差,从而影响图像分析的精度与结果.经典的去噪方法在抑制噪声的同时会丢失图像中的细节,而医学图像的细节信号经常在临床诊断中起关键作用,因此,如何既能去除医学超声图像中的噪声,又能尽量保护图像细节,是医学超声图像去噪研究的主要热点问题之一. 近年来,偏微分方程(PDE)方法开始大量应用于图像处理,其高质量的处理结果已引起人们的广泛关注[1].Perona和Mailik[2]首次用各向异性扩散方程(简称P-M模型),对图像进行处理,最大优点在于去噪的同时对图像的边缘具有很好的保护作用,得到的图像基本不会失真,各向异性扩散方程在去噪方面的研究引起了人们的极大兴趣,引发了关于图像处理的偏微分方程方法的研究热潮.本文还介绍了基于各向异性扩散模型的相干斑抑制模型.
  • 摘要：横波检测广泛应用于工业无损检测中,通常是用斜探头通过楔块将压电晶片产生的纵波转换为横波,也可以用一般的压电晶片在正交场下产生横波,这两种横波都是垂直偏振横波(SV波),这类横波在传播时遇到界面会产生波模转换,而SH波在界面处与其它波型是脱耦的,所以对一些各向异性材料或滑移粘接界面的检测有着重要的意义.我们实验室研制的一种采用2/2型压电复合材料做成的横波直探头,压电片产生厚度切变模振动,会在固体中辐射出SH波[1,2],是具有高灵敏度宽带窄脉冲特性的纯SH横波换能器,其时域响应和频域响应如图1所示.本文通过实验研究了该类换能器辐射SH波的声场特性,并与作者推导并计算得到的理论和数值计算结果进行了比对,对横波直探头用于实际检测将有更明确的指导意义.
  • 摘要：近几年,随着微机械、微电子的快速发展,对微型电机的需求越来越多.由于超声电机结构简单灵活和低速大力矩的特点,在微型电机市场中比传统电磁电机更有发展前景. 制作小直径的超声电机,弯曲振动模态超声波电机是常用的一种,2000-2003年报导的圆管式超声电机[1-3]为超声微电机的广泛应用带来了希望.但由于管式超声电机要有一定尺寸的内径,所以要微型化比较困难.2001年,我们研制了直径1mm,长5mm的圆柱式超声微电机[5],其特点是以压电柱作为定子,转速可达1800rpm,堵转力矩4μNm.并于2003年10月,应用于OCT(光学相干层析成像)内窥镜样机中,得到了塑料管和葱管内部的层析成像图,分辨率微米数量级. 本文介绍切角方柱微电机.该电机的截面为0.8×0.8 mm2的正方形,对称地切去了边长0.15mm的四个方角,高4mm.包括电极线电机整体可以放入一个内径1.2mm的细管中;电极的划分及侧面信号线的焊接都更容易.切角方柱体积是直径1mm的压电圆柱式超声电机的76％.当驱动电压65 Vp-p(23Vrms)时,无载转速2460 rpm,堵转力矩3.5μNm.文中对电机的运行原理和特性进行了分析计算,给出了定子端面所有点的z方向振幅空间的三维分布图. 该电机于2005年用于OCT内窥镜系统中,驱动一个光学棱镜,对生物体-鸡食道-进行了离体的成像.图像的纵向分辨率为25um,横向分辨率为30um.
  • 摘要：医用超声耦合剂是超声诊断与治疗操作中必不可少的专用媒质.它起着导声的作用,当涂敷了声阻抗与人体皮肤相近的耦合剂后,即填充了皮肤的沟纹,驱除了空气,使声能最大限度的传播.因此它的声学性能必须优良. 本文介绍了利用虚拟示波器构建的医用超声耦合剂声速、衰减测量系统,以及对超声耦合剂的实验测量结果.
  • 摘要：胶层厚度是影响粘接强度的最重要参数之一,要评价多层结构中某粘接层的粘接质量,精确测量胶层的厚度具有重要的意义.薄层厚度的测量一直以来就得到大量的研究,产生了大量相应的理论模型和实验方法,如Kinra和Changyi Zhu[1]借助垂直入射的声波从覆有薄层的背衬结构两侧分别入射完成对厚度等参数的评价;Lavrentyev和Rokhlin[2]采用垂直入射与斜入射相结合的方法对钢衬板上的薄胶层特性评价作了进一步探讨.然而多层结构系统单侧垂直入射声波对其中分层声学参量的评价却一直没有能够很好的解决.本文从垂直入射声波的反射谱入手,分析了分层系统的谐振频率随板层厚度变化的关系,继而寻找到敏感变化区,为下一步借助反射谱获取多层结构系统的更多信息打下了基础.
  • 摘要：在冷轧薄钢板的过程中,轧辊和钢板之间要有一定浓度的工艺润滑剂--乳化液,轧钢乳化液浓度的高低对钢板的产量、质量有着重大影响.如通过化学分析得到浓度数据费时较长,不能达到实时的要求. 超声波浓度测量是利用超声波的声速随介质浓度的变化而变化这一原理实时检测乳化液溶液的浓度[1].对于不同浓度的乳化液溶液,其浓度D表达式为:D=f(c,T,p),式中,c为声波在溶液中的声速,T为溶液温度,p为溶液的压力.对于溶液可认为压力恒定,则有:D=f(c,T)(1) 又超声波的传播时间t、声速c和声程L有关系:c=L/t,得: D=f(L/t,T)=F(t,T)(2) 式中t为声时,T为温度.当三者的关系较为复杂时,线性插值方法的精度不再能够满足测量的要求.神经网络模型作为多模型方法的一种,具有概念清楚,结构简单,使用性强等优点,已广泛应用于过程建模.同时该方法计算量小、精度高,易于在线校正,在多数情况下,能很好地满足生产要求.本文通过RBF神经网络对F(t,T)进行拟合,从而实现浓度实时测量的目的.
  • 摘要：大量实践证明,在测定物质的光学,热学及声学性质方面,利用光声光热效应是最有效的方法之一.近年来,利用光声压电技术测量物质的热扩散率引起了人们的广泛兴趣.上世纪九十年代末期,Blonskij等[1]提出了实用的光声压电理论模型,可用以简单的解析方法计算热扩散率.本实验室[2]曾利用PZT(锆钛酸铅)作为接收换能器,利用光声压电方法测量了多种固体的热扩散率.考虑到PVDF(聚偏氟乙烯)薄膜的声阻抗与生物组织的比较相近,本文在此基础上利用PVDF压电薄膜作为接收换能器测量多种生物组织的热扩散率,并得到满意的结果.
  • 摘要：在单泡声致发光中,一般都是利用散射角80°附近气泡的Mie散射光强I和气泡半径R的平方成正比的关系,来实验测定R(t)曲线[1],但是不能绝对确定气泡半径R的尺寸,因此,与R-P方程拟合时存在一定的不确定性.我们根据小角度(30°-50°)上的Mie散射信号的特点,利用气泡径向运动在前向Mie散射信号中形成的光干涉条纹和气泡半径变化量的关系,实现了对气泡半径Rmax的绝对测量.
  • 摘要：从1989年首次提出扭纵复合型驻波超声电机[1]以来,(如图1)该电机显示出了径向尺寸小,输出力矩大,可控性强等优点,引起了人们的普遍关注和广泛研究.但由于发展历史较短,扭振元件制作工艺复杂,目前论述这种电机的运行机理及性能的文章较少.在考虑到粘弹性摩擦材料的模型中,绝大部分都假设定转子对称接触,转子转速恒定,无纵振动[1,2],但并未证实其假设的合理性.本文在时域驱动模型[3]的启发下,针对其未考虑粘弹性摩擦材料的缺点,提出一种新的时域驱动模型.该模型将为扭纵复合型电机的设计和优化提供理论指导.
  • 摘要：早在1966年,Brekhovskikh[1]研究指出圆柱中的耳语廊波不同于瑞利波,其穿透深度和圆柱半径在同一量级.因其较大的穿透深度在无损检测领域中的潜在应用,胡等人[2]尝试在激光激发的声场中寻找这种波.最近作者[3]用几何声学的方法很好地解释了体波在圆柱中的瞬态激发和传播,同时也预见了瑞利波的激发和传播,但似乎没有观测到耳语廊波的激发和传播.因此有必要研究所解释的体波和耳语廊波的关系.
  • 摘要：尽管井孔中的纵波头波传播的机理研究已经有30多年的历史,但是纵波头波的幅度衰减规律并没有得到深入研究.Roever等人(1974)对井内单极子源激发的声场作过详细研究,他们利用射线展开法对纵波和横波的割线积分进行了估值,认为割线积分的贡献对应于纵波头波和横波头波,在高频激发或远场处,纵波头波按1/[zln2(z)]规律衰减,而横波头波按1/z2规律衰减.Peterson(1974)将表示稳态时的全波场的实轴积分简化,并对远场处的纵波和横波垂直割线积分进行了估值.Winbow(1980)对井中由多极子源激发的声场问题进行理论分析和数值计算,并用垂直路径积分法估算了远场处纵波和横波头波的近似表达式.Kurkjian(1985)对多极子源激发的声场也进行深入研究,推导出频率-时域中声场解析式,他计算的横波衰减规律似乎与Winbow(1985)给出的横波的远场近似表达式相符合,但是在某些情况下,由于纵波割线积分并不能表示纵波头波(张海澜,王秀明,应崇福,1996),所以,建立在割线积分基础上的纵波头波的衰减规律有必要做进一步研究.本文主要是对软地层中的单极子和偶极子声源激发的纵波头波进行分析,首先利用数值模拟计算各种情况下的全波列图,然后计算纵波的频率谱,通过研究不同远距下的纵波幅度,验证纵波衰减是否与前人推出的规律公式相符.
  • 摘要：楔形海底是环境参数随水平距离变化的一种常见而主要的海洋环境类型.在楔形海底、折射率随水平距离变化的海洋环境中,环境噪声场无法用通常的分层介质传播理论计算和预报.本文基于静态环境噪声源模型,采用抛物方程法求解水平变化海洋环境中的声场,对楔形海底环境中的噪声垂直分布和指向性进行初步探讨,为进一步开展三维环境下的环境噪声预报奠定基础.
  • 摘要：方位估计是声纳的中心任务之一,然而大量的高分辨方位估计算法均要求导向矢量精确已知.在导向矢量存在较大误差的情况下,这些算法通常会发生性能退化甚至失效.由于受到海流和海底地形的影响,布放后的声阵阵形通常会偏离原定直线,故必需对铺设后的阵形进行校正以提高声纳的工作性能.针对声阵短距离内变形小的特点,对于阵形我们可采用分段线性的假设,即假设两个相邻阵元的间距固定不变,这样只需要一个校准声源即可对阵形进行校正.RCB(Robust Capon Beamforming)是由Li[1]提出的一种自适应波束形成的宽容算法,该算法直接对导向矢量进行估计,并用估计的导向矢量作波束形成,从而有效避免了因阵列流形失配而导致的性能下降.本文借用RCB的思想,直接对导向矢量进行估计,用估计的导向矢量推导出阵元的位置.湖试结果表明了该方法的有效性.
  • 摘要：双向判决反馈均衡器,最先是由H.Suzuki[1]和S.Ariyavisitakul[2]在1990年为无线高速移动通信的应用提出的.通过使用可选择的时间反转结构,得到信道差异性,比原先单独的正向信道均衡容易成功,且稳定易于实现.目前双向判决反馈均衡器分为两种:双向任选(Bidirectional Arbitrated)[3]与双向合并,前者指在时间正序和时间反转两种顺序得到的结果中任意选择-路较好的作为输出,后者是把两种顺序得到的结果通过合并联合输出.第一种结构是第二种结构的特殊情况.本文把双向合并判决反馈均衡器应用到水声通信中,并进行了海试,得到了比传统判决反馈均衡器更好的效果.
  • 摘要：Turbo码自1993年被提出以来[1],由于其接近Shannon限的优异性能,一直受到人们的重视,在各种信道中均有大量的研究报道[1,2],但这些研究大多假定采用PSK调制方式.水声信道是一复杂的时-频-空变随机信道,它具有强多途、多途时延拓展宽和频率选择性衰落等特点,因此要在这样一个信道下实现数据的可靠传输是极具挑战的一个工作.目前,国内外已经研制出的军用或商用水声modem大都采样FSK调制方式,而采用PSK调制方式的尚在研制[3]. 基于Turbo码编/译码原理和水声跳频通信的基本理论,本文介绍了水声跳频通信系统中Turbo码的一种实现方法,并用C语言仿真研究了其性能,结果表明:存在3途严重干扰的水声跳频通信系统中,Turbo码具有良好的译码性能.
  • 摘要：对于浅海低频声场计算来说,简正波模型有计算速度快,精度高的优点.近来,简正波分离技术得到了发展,Westwood等人提出了在没有任何先验信息(声速剖面、海底参数等)的条件下,利用垂直线列阵(VLA)测量到的声压数据,可以直接提取简正波的信息[1].Kuperman等人利用相同的方法,通过处理环境噪声的VLA数据提取了简正波的信息[2];并且提出了在已知声速剖面的条件下,利用shooting方法得到水平波数.本文对YIFAE2005黄海锋面与内波声场起伏实验的爆炸声的VLA数据进行了处理,对某一窄带范围内组成的复声压矩阵进行SVD分解,得到了与简正波垂直分布函数成比例的正交垂直分布序列.
  • 摘要：水声信道传输特性对水声通信系统的性能有着重要的影响.由于海洋水声信道参数的现场测量需要耗费大量的资源,近年来信道仿真技术已成为通信系统中重要的设计和分析工具,也引起国际水声通信研究领域的高度重视.本文针对浅海水声信道的多途物理特性,基于射线理论建模,采用Matlab对水声信道传输特性进行仿真.
  • 摘要：海底参数对声波在浅海信道中传播特性影响很大[1],在浅海声场预报、海洋工程等方面有重要的应用.提取海底参数途径有直接测量和反演方法,相比后者具有速度快、成本低的优势[2],因而研究地声反演问题引起关注[3].反演计算的模型逐渐向反映实际海洋环境发展:考虑海底底质和结构不仅随深度变化而且随水平距离变化(range-dependent)、计及噪声对反演结果的影响[4];反演算法由单一向多种算法组合发展以实现反演的参数对某种算法具有最佳灵敏度;测量声场的接收阵,由于拖曳阵的兴起由垂直阵发展到水平阵,相继对垂直阵和水平阵在反演参数中的性能进行分析比较.本文对垂直阵分别用差异进化(DE)、遗传(GA)和粒子群优化(PSO)三种算法、对孔径与垂直阵相同的水平阵采用DE算法,在不同噪声背景下海底参数反演作数值模拟,以揭示噪声对反演结果的影响;基于模拟结果对接收阵型、反演算法的抗干扰能力进行分析和比较.
  • 摘要：表面镀层技术在现代微电子、航空航天、化工等领域有着广泛的用途.表面镀层的力学性质及厚度等结构参数的无损评价有着重要意义.镀层的存在使表面Rayleigh波的传播发生了变化.按镀层与基底速度的相对大小,可分为慢层/快基底和快层/慢基底两种情形.二者表面波有着不同的频散特性.平面镀层表面波的传播问题近年来得到了深入研究[1,2].根据表面波频散特性进行镀层材料的表征和参数反演也有相关报道[3].圆柱是实际中广泛使用的一种部件,近年来随着激光超声技术的发展,圆柱表面波的传播等问题也得到了较深入的研究[4,5].而镀层圆柱表面波的传播以及镀层参数的反演问题却是一个尚需研究的问题.本文分析了镀层圆柱表面波的频散性质,对钢柱和镀锌钢柱试样进行了激光超声的激发和检测实验并采用相位谱法分析了表面波的频散性质,得到了与理论一致的结果.
  • 摘要：测量液体密度有很多种方法,包括很多声学的方法[1],其中用兰姆波测量是其中较常用的方法.采用这种方法制作的器件具有体积小、精度高、结构简单、反应速度快等优点.目前,在压电晶片一侧制作叉指换能器(IDT),而另一侧有液体负载的做法非常普遍.这种做法的最大好处在于,声波能量透射到液体中的比较少,不会像传统的声表面波(SAW)传感器一样出现在液体负载时不能工作的情况.一般情况下,在压电薄板中存在多种模式的兰姆波,这些模式的声学参数各不相同,需要找出一种最合适的来做工作模式.本文对液体负载对压电薄板中兰姆波模式影响进行了分析.
  • 摘要：在声表面波器件的应用中,对表面上声场分布情况的观察测量是很重要的.目前通常使用光探针来研究固体表面场分布.但由于光探针设备本身比较昂贵,因此使用光探针来观察表面场分布成本较高.而且由于光探针的焦点不够小,高频分辨率还不够清楚.现代计算机技术的发展,使得pc机的计算能力和计算速度大幅度提高.因此,利用数值工具,即使用pc机进行数值计算并模拟演示表面场分布的时机已经成熟.使用数值工具演示以替代传统光探针的方法,降低了成本,提高了精度,而且更为方便.本文介绍了基于FEM/BEM方法的相关理论及计算结果等等内容.
  • 摘要：自适应波束形成是阵列信号处理中的一项重要任务,它基于实际数据来确定阵列中每个传感器阵元的权值,以寻求尽可能高的信号干扰噪声比(SINR).然而,现实中有很多不确实性会引起实际与假设间的失配,从而造成自适应波束形成器的性能下降.这就需要宽容性算法来解决. 宽容性自适应波束形成中常用的一种方法是对角线加载.其本质是某种约束条件下的性能优化算法,它的关键在于加载因子的选取.最有代表性的传统对角线加载是基于加载的采样矩阵求逆(LSMI)算法.它形式简单,使用方便,但无法确定其加载因子.最近发展的宽容性Capon波束形成算法和最差情况下的性能优化算法等,可以根据阵列驾驶向量不确实集的信息计算出最佳的加载因子,其算法复杂度和传统方法在同一量级上[2],且效果也更好. 下面的讨论中,选取三种比较有代表性的失配情况来研究基于对角线加载的宽容性自适应波束形成:1)"小采样集问题"(统计意义下的失配);2)"信号到达角不确实问题"(环境不确实因素导致的失配);3)"阵形畸变问题"(设备因素导致的失配).本文还涉及了综合性失配问题,以更有针对性地解决实际的失配问题.可以看出,解决每个问题的波束形成算法中都有对角线加载的形式.
  • 摘要：水声材料声学性能的测量包括大样测量和小样测量.声管方法是目前小样水声材料声学性能测量的主要方法.中高频性能一般采用脉冲法,低频性能测量多采用双传声器法.但由于声管测量在低频的局限性,目前低频测量的范围一般在1k Hz以上,在更低的频段内还不能得到可靠的结果.为解决这一问题,我们尝试采用振动方法,通过测量材料的阻抗特性,获得其声学性能.
  • 摘要：反向传播算法(BP,Back-Propagation)算法是训练多层感知器最有效的方法之一,其主要思想是从后向前(反向)逐层传播输出层的误差,以间接计算出隐层误差.算法分为两个阶段:第一阶段(正向过程)输入信息从输入层经隐层逐层计算各单元的输出值;第二阶段(反向传播过程)内输出误差逐层向前计算出隐层各单元的误差,并用次误差修正前层权值.传统BP算法虽然解决了隐层权值修正问题,但收敛速度较慢.自适应变学习率及惯性项系数算法[2](BPALM,Back-Propagation with Adaptive Learning rate and Momentum term)可以有效提高收敛速度,其基本思想是以连续两次观测的训练误差值为标准,若误差下降则增大学习率,加速收敛;若误差反弹则减小学习率,抑制振荡.本文在BPALM算法基础上,针对训练样本非均匀分布问题,提出了应根据训练样本权重选择不同学习率的方法,可以有效提高BP算法的收敛速度、泛化能力及稳定性. 本文第二节介绍了BPALM改进算法;第三节对该改进算法进行了测试;最后,在第四节中得出结论.
  • 摘要：传统声阵列在海面应用中会受到背景噪声的影响使探测精度降低,声音信号在海平面传播的复杂性也限制其作用.Michael J.Buckingham于2002年通过一系列的实验对直升机噪声水下声场进行了分析并应用多普勒频移效应计算出了实验中的直升机的飞行速度. 本文分析了直升机噪声在空-水界面的传播及水下声场的模型,在分析水下检测声音信号的同时,讨论了利用水上与水下声信号联合对直升机定位的方法.
  • 摘要：阵列信号处理在最近几十年得到了迅速的发展与应用,其中方位角估计是其核心内容之一.Schmidt于1979年提出了多重信号分类算法(MUSIC),在高分辨目标方位估计领域中具有里程碑的意义.Schmidt最初提出的算法针对窄带信号应用背景,后来许多学者提出宽带MUSIC算法,基本上分为两类:一类是非相干信号子空间算法(ISM)[1],它实际是窄带算法在宽带信号上的直接推广,优点是算法简单直观,缺点是信噪比门限较高,且因其在每个频点上都要应用MUSIC算法,计算量很大,另外它最大的缺点是不能估计多个相干信号源的方位.另一类为相干信号子空间算法(CSM)[2],CSM算法计算量比ISM少许多,信噪比门限低,估计算法更加鲁棒,能够估计相干信号源. ISM和CSM算法有各自的优缺点,适用于不同的场合,通常在定位算法过程中,并没有考虑信号本身的特点,但是如果针对不同的研究对象,充分考虑目标信号本身的特征,把这些特征信息融入到定位算法中,则期望会取得更好的定位效果.
  • 摘要：现代工业化生产的自动化程度极高,要求大规模的自动化生产线能长期稳定可靠的运行.因此要求其中主要设备和薄弱环节进行不间断的监测,其中最有效的是机械设备的振动和噪声信号的监测.为减少信号的干扰和降低成本,通常使用分布式网络结构,数据通过网络汇聚到服务器上统一处理.由于监测的通道数相当多,服务器需要实时处理海量数据,如果CPU来完成,势必会无暇顾及其它工作,并且影响实时性.本文将DSP信号处理板插入服务器,由它来完成信号处理的工作.DSP所要处理的数据是主机通过PCI总线下载到DSP内部的,海量数据的传输势必增加了PCI总线带宽的占用率,这也可能会影响到服务器的其他性能.因此本文通过一系列实验,分析基于PCI大规模数据传输规律,并且根据DSP内存的限制,以及信号处理的内存占用和运算速度等因素,优化数据传输和信号处理方案.
  • 摘要：现代化工业生产中,机械设备的自动化、大型化、复杂化程度不断提高,一旦发生故障,可能会造成很大的损失.为了及时发现设备故障,将损失降到最低,设备本身的状况监测、故障报警或预报越来越受到人们的重视.对机械设备的故障检测比较有效的方法和途径就是利用多路传感器,将设备的振动、噪声信号进行数字化采集,通过对振动、噪声信号特征的实时分析和处理,发现故障,帮助维修人员及时地处理.在生产流程中,各个设备往往比较分散,不利于信号的集中采集和处理,为此本文提出了一种基于TCP/IP传输协议的分布式声与振动信号监测系统,它包含服务器和若干采样节点,具有很好的扩展性,各个采样节点将采集到的信号通过网络发送到服务器,集中分析、显示所有设备的状况,操作人员勿需到现场就可以实时监测设备的运行情况.该系统也为设备故障检测的进一步研究提供了一个平台.
  • 摘要：现代通信的发展,要求提供低损耗的声表面波(Surface acoustic wave,SAW)器件.相对于传统的声表面波器件,低损耗SAW器件的主要原理是利用栅条的反射,实现声波的单向传播.为了能在设计的过程中把栅条的反射考虑进去,必须对原有的设计方法进行必要的改进,为此,提出了耦合模式(Coupling-of-modes,COM)模型.应用COM模型的前提是准确知道它的参数,包括速度、静电容、换能系数和栅条反射系数等,前面三个同时也是等效电路(Equivalent circuit)模型的参数,反射系数是COM模型新引入的参数,是实现单向SAW器件设计的关键. 从上个世纪80年代以来,人们一直致力于得到栅条的反射系数,发展了很多种理论和实验测试方法.实验结果具有权威性,但是,在过去的测试中,需要多种仪器,测试过程复杂,且容易引入测量误差.本文根据Li和Melngailis描述的短脉冲测量原理[1],介绍一种简单的测量方法,即利用网络分析仪的时域测量功能,仅用一台网络分析仪就能准确的测得SAW栅条的反射系数.并用这种方法进行了ST-石英上Au栅条反射系数的测量实验,把实验测量结果和用陈东培-Haus理论计算得到的结果相比较,发现两者符合的很好,说明了这种方法是有效的.
  • 摘要：用压电材料外接不同分流电路来抑制振动和吸声的问题,国外早已有很多学者进行研究.它的基本原理是利用压电材料的压电效应把振动能量或者声能转化成电能在设计好的电路中耗散.在90年代,N.W.Hagood、A.von.Flotow、S.Y.Wu等人就研究了压电材料外接电阻和电感控制振动的单个模式.为了控制振动的多个模式,Wu等人又研究了由多个电感、电阻环路组成的分流电路.Audoly提出了用压电传感器外接电阻和电感来控制水下物体的声反射,但也只能在很窄的频带上取得效果.2000年J.M.Zhang和W.Chang等人研究了单层压电材料外接不同电路的声反射问题.本文主要是导出了压电材料外接分流电路时的传递矩阵,并利用传递矩阵分析了粘弹性橡胶材料和压电材料复合层的水下吸声问题.
  • 摘要：水下隔声材料多用作声纳反射罩、换能器基阵各单元间的声隔离、换能器基阵反声后挡或隔声障板等.在舰船噪声控制中也有用于壳体表面上的,主要用于隔离舰艇局部区域较大的自噪声,对其要求有一定的耐压性能,并能够符合工程需要.水下隔声材料可以通过声波反射和吸收两种功能发挥作用,即只要声波不通过就行,插入损失越大约好.因此,一般要求这种材料与相邻两边介质的特性阻抗失配,并且要求它的衰减比较大.对于阻抗失配的水下隔声材料可以使用低阻抗声软材料或阻抗较高的声硬材料.
  • 摘要：声纳基阵自噪声的大小直接影响声纳的作用距离.降低声基阵自噪声,对提高声纳的探测概率和潜艇的作战效果有极其重要的战略意义. 舷侧阵声纳是一种布放在潜艇或其他水下航行器两舷的低频大孔径声纳,在安装声呐基阵部位处敷加粘弹性阻尼层和声障都是目前减振降噪的主要手段.但是,对粘弹性阻尼层来说,一方面粘弹性阻尼材料性能随温度和频率的影响较大,另一方面,材料在较高频率下的动态性能数据又无法直接测得,这样就使得预测材料阻尼后宽频域中的减振降噪效果比较困难.声障的使用也是目前声纳声阵减振降噪的主要手段,其主要功能是屏障壳体的近场辐射噪声.本试验将首次在空气障板的基础上采用液压减振器联接,对声阵平台基阵进行减隔振研究.
  • 摘要：随着计算机和信号处理技术的发展,声纳性能有了很大的提高,同时水下声信息探测与反探测的对抗也越来越激烈.随着声隐身技术的发展,目前,自噪声问题对声纳性能的影响也日益凸现出来,已经成为严重制约声纳性能提高的因素.水下航行器自噪声主要来源于机械噪声、螺旋桨噪声和流体动力噪声三部分,其中流体动力噪声是高速水下航行器声纳系统自噪声的主要组成部分[1,2].产生流体动力噪声的位置在声纳系统的后部,由于声纳结构的遮挡,其主要通过绕射作用对声纳系统产生干扰.研究流体动力噪声在声纳系统表面形成的绕射声场,对于水下航行器声纳系统自噪声的预报和控制,具有重要意义. 结构声散射问题具有很强的工程应用背景,一直是计算声学领域内的热点之一.目前,计算结构散射声场的方法有很多,如Kirchhoff近似积分方程法、圆柱体法、T-矩阵法、Sommerfeld-Watson变换法和边界元法等,但这些方法只能适用于远场或近场的声散射问题,或只能针对于低频声学问题,难以用于流体动力噪声作用于结构表面的绕射声场的计算.一致性几何绕射理论(uniform geometrical theory of diffraction,记为UTD)是在几何声学的基础上建立的一种高频渐进计算方法[3].UTD通过引入绕射射线来描述绕射现象,不仅克服了几何声学在阴影区失效的缺点,同时也改善了亮区中的几何声学解.本文首先根据流体动力噪声理论,计算了水下航行器转捩区的声辐射;最后基于一致性几何绕射理论,对水下航行器头部表面流体动力噪声的绕射声场进行了研究,获得了绕射声场的分布特性.
  • 摘要：教室声学问题是当前建筑声学领域的一个研究热点,国内外对教室声学进行了大量研究.目前教室声学研究的重点是教室内听闻环境的研究.研究结果表明,影响教室内听闻环境的因素主要有信噪比、混响时间、背景噪声、声压级分布等,但最主要的因素还是信噪比和混响时间.很显然,信噪比提高,室内语言清晰度也会提高.但提高信噪比意味着要尽可能降低室内背景噪声级或(和)提高教师讲课的声压级,这在实际上存在一定的限制.同时,由信噪比与STI的关系[1]可知,信噪比提高到一定程度,STI提高很少,而STI与语言清晰度之间存在简单的正相关.因此在教室内应该寻找信噪比最合适的取值,既使教室内的语言清晰度比较理想,又不需要过多地降低背景噪声级或提高教师讲课声级.目前,对教室内信噪比究竟应该维持在何种水平尚未形成比较一致的看法[2].Finitzo Hieber和Tillman认为,信噪比大于12dB(A),就可以达到比较好的听闻状况.而Bradley则认为,只有当信噪比大于15dB(A),最好是25 dB(A),教室里才会有比较满意的听闻效果.美国语言语音听力协会和英国耳聋患者及教师协会认可的信噪比是15～20 dB(A).而在我国,这方面的研究较少.因此在国内教室进行室内信噪比的研究实有必要.本文对此进行了介绍.
  • 摘要：采用FXLMS算法的有源噪声控制方法,为保证稳定要求系统所用的次级通道模型与真实次级通道不能偏差过大[1],这就限制了有源噪声控制在次级通道存在较大不确定性场合中的应用.而在线辨识次级通道的方法不但增加了系统的复杂度,而且辨识所需信号也将污染系统本身的误差信号,所以也存在其应用上的局限性.本文基于传统控制学中的多模型自适应控制[2-3]提出一种采用多次级通道模型的有源噪声控制系统.对真实次级通道建立次级通道模型集以覆盖其不确定性,在算法更新过程中,首先采用预设的切换指标函数判断当前的真实次级通道处在哪个模型状态,然后将此与真实次级通道最匹配模型的控制滤波器参数复制给实际控制用滤波器.仿真结果表明系统能快速准确地在模型间切换,从而保证了算法的稳定性和收敛速度.
  • 摘要：道路交通噪声一直是群众关注的城市主要环境问题之一,尤其是在车流量较大的交通主干线两侧区域.以货运功能为主的多车道大流量城市干道由于车流量大、大型车辆较多、车速相对较高等特点,交通噪声问题比较突出,对周边环境的影响较大,解决的难度也较大. 本文根据实际工作,以上海市某城市干道为例,针对其噪声特点及周围环境特点,对轻质耐久环保型声屏障的设计及应用进行了研究,分析其在多车道大流量城市干道交通噪声控制方面的实效.
  • 摘要：多孔性吸声材料内部含有大量的微孔具有良好的吸声性能,因此在建筑声学和噪声控制领域已经得到广泛的应用.近些年来,各种多孔性吸声板如泡沫金属吸声板和聚酯纤维吸声板等已成为商业产品,但由于制备工艺和使用场合的要求,一些多孔性吸声板(如铝泡沫板)的厚度较薄[1].区别于穿孔板吸声结构,其内部孔隙结构十分复杂,而采用基于等效流体法的声学模型时通常需要包括静流阻率、孔隙率等在内的六个参数,这给设计和优化带来了一些困难,同时一些研究[2]显示当波长远大于材料厚度时,粘滞起主导作用.在低频条件时,本文仅考虑动量方程,即仅考虑粘性影响忽略热传导影响,并在Johnson-Allard等效流体模型的基础上,得到一个集总参数模型,在对模型校核后初步讨论了静流阻率对其吸声性能的影响.
  • 摘要：近年来,随着计算机和信号处理技术的发展,室内声场仿真可听化技术日趋成熟,它为语言清晰度主观评价提供了一种新的技术手段.本文采用室内声场仿真软件仿真ODEON建模仿真得到房间脉冲响应,然后将脉冲响应和语言"干"信号卷积后通过耳机重放,进行汉语语言清晰度主观评价实验,建立主观汉语语言清晰度得分与客观声学参数之间的关系,以便对建筑声环境的汉语语言清晰度作出准确的评价或预测.
  • 摘要：墙体一般存在缝隙或孔洞,由于墙体的整体隔声效果(总计权隔声量)主要取决于隔声较差的构件的声传递,所以缝隙对于墙体的隔声效果有重要的影响.本文探讨在已知有缝隙墙体的面积和总的计权隔声量要求的情况下,反演墙体的隔声量和孔隙率.
  • 摘要：目前,如何利用耦合空间在观众厅内得到所期望的双折声场衰变曲线成为研究中的热点之一,许多学者先后从不同角度给出了各自的研究结论Ⅲ[羽,大致可归纳为:当耦合空间与观众厅的混响时间比值较大,耦合窗口与观众厅表面积比值较小时,在观众厅中能够出现双折衰变曲线(声源在观众厅内).上述结论的不足之处是:研究者没有考虑到在耦合条件下,观众厅内的声场是不完全扩散的,不同位置双折曲线的形态可能有较大差别.因此,通过实测总结在不同耦合条件下声场衰变随空间变化的规律是必要的.
  • 摘要：混响衰变曲线是评价室内声场的重要指标之一.在假设室内声场完全扩散的前提下,采用赛宾或依林提出的方法1,2,可得到衰变曲线为一条直线.但对于特殊空间,例如一端开口的房间3,其扩散条件将与理想条件偏差很大.本文利用虚声源方法研究一端开口房间的室内声场,并将其与统计声学的处理过程进行对比,从中找出产生差异的原因.
  • 摘要：耦合空间是指多个独立的声学系统由开口或者透声隔墙相联系而组成整体的空间形式.由于相联系的各个声学系统之间的相互影响,使得耦合空间中每个独立的空间中相应的音质参量都与未发生耦合情况产生变化.1980s美国Artec公司建造McDermott交响音乐中心时将耦合空间应用到了实际的音乐厅堂中,旨在用其来控制主厅堂中的混响时间和调节其它音质参量的变化.这个设计在实践中获得成功,该厅的可调混响时间范围达到1.0s.由此可见,耦合空间对混响时间有明显影响.本文将通过L.Cremer耦合空间理论模型来研究耦合开口面积大小和次空间体积对声源空间(即主空间)混响时间的影响,并通过缩尺模型实验进行验证.
  • 摘要：辽宁人民广播电台大连分台,呼号"辽宁人民广播电台资讯台",播出频率为调频90.6MH,覆盖大连地区,全天24小时播音,是经国家广电总局批准的全国第一家广播分台.该分台的成立一方面繁荣了广播事业,提高广播层次,活跃广播市场;另一方面为全国广播电视跨地域发展探索新路,进而促进我国广播电视事业的改革和发展.分台选址于大连市水仙街一临街商住楼内,播音室包括直播间和语音间,以语言录音为主,位于二楼.直播间是将原有两套住宅的分户墙打掉,利用相邻起居室及阳台改造而成,面积为49m2,语音间利用原有住宅厨房及阳台改造,面积为9m2.该项目于2004年12月竣工;由于人员培训问题,2005年10月19日正式开播至今.经声学测试表明,各声学指标均达到要求,使用评价良好.
  • 摘要：在厅堂音质缩尺模型测试中一个不可忽视的问题是由于空气吸收所引起的声能衰减.通过在模型中充干燥空气或氮气可以模拟实际厅堂中的空气声吸收[1],但会使测试成本大为增加,且测试周期较长.对于混响时间测量来说,也可以直接对模型测试结果进行修正,但会造成由声能衰减曲线上混响时间拟合范围变化所产生的估值偏差. 本文提出更加符合实际厅堂测试要求的空气声吸收修正方法,即根据空气声吸收的理论先对实测的声能衰减曲线进行修正,再对混响时间和EDT进行估值.
  • 摘要：中国民族音乐是我国文化宝库中的瑰宝,在国际音乐文化中占有重要地位.中国音乐和西方音乐的差异早已为人们所共知,这些差异表现在音乐的形式体系、演奏技巧、文化背景、哲学内涵以及美学特征等方面[1].基于中西方音乐的差异,其演出场所的空间形态、音质效果也应有不同的要求.其适宜演出的空间也应有所差别,其优选的混响时间也应有所不同.近年来韩国、日本、印度尼西亚等国均重视本民族音乐厅堂的声场特性研究.研究结果表明,东方音乐的厅堂音质评价由于传统演出场所、乐器特性及观众欣赏心理等原因,有别于西洋音乐厅堂的音质评价函引.但是长期以来,我国对民族音乐厅堂的研究尚不够重视.作为音乐厅声学设计重要指标之一的混响时间一直沿用西洋乐的研究结果,其适用性有待进一步研究.因此我国也应重视本民族音乐的厅堂音质研究.本文研究适用于我国民族音乐厅堂的混响时间优选值.
  • 摘要：舱室内部声场的音质模拟包括客观声学指标的计算和主观听音效果的虚拟.它对于舱室噪声预测与控制、结构声学设计、虚拟现实等领域有着重要的研究价值.对于声学指标的计算,目前已有不少软件可直接应用,包括基于声线法、声束法的建筑声学软件或基于有限元、边界元法的结构声辐射专用计算软件.但对于主观听音效果的虚拟,有关的研究还非常少. 空间听音效果虚拟的关键是声源至接收点的脉冲响应(IR)和对应的头相关传递函数(HRTF)的获取.一般而言,二者都可以通过测量得到.但是,要想在舱室的设计阶段即预知其内部音效,就必须通过计算的方法获取IR;而对于HRTF,测量的数据只是空间采样值,难以满足人耳听觉的空间连续性. 为此,本文利用改进的声线跟踪法模拟计算舱室内的脉冲响应IR,并利用神经网络方法由测量的HRTF预测空间任意方位的HRTF,在此基础上实现舱室内3D音效的模拟.
  • 摘要：随着计算机技术的不断迅速发展,汽车的电子化、智能化,将会是汽车工业发展的主流趋势,同时也将会逐步的发展成我国的支柱产业.车载识别技术已开始获得应用,具有良好的市场前景,成为语音识别技术一个最受关注的领域.这是因为司机必须关注路况和随时调整操作方向盘,眼和手被占用,这种计算机系统在汽车中应用遇到的特殊情况,使得语音命令控制成为行之有效的解决方案.虽然无限词汇和不认人的语音识别技术离应用还有距离,但有限命令集的识别技术相对比较简单,而且汽车大体是有主的,通过简单的发音人适应训练可以达到很高的识别率,这项技术是成熟的.车载语音识别系统可以用于申请卫星导航提供的各项服务,控制车上的音响,空调和其他原来手动控制设备.作为这项技术的核心,首先要让计算机掌握这些语音控制命令的特征,即对计算机做语音训练.通常的做法是最大限度地收集必要的语音材料,用以建立计算机口语命令的识别模型.本文介绍用于训练车载计算机语音识别系统语音库的设计和制作.我们还不曾看到国内有这方面技术的相关报道,我们愿意分享这项工作中的经验,接受制作语音库的委托.
  • 摘要：近年来,可穿戴式计算机(Wearable Computer)逐渐成为国内外研究领域的热点,人机界面的研究,是可穿戴计算机研究中的一个重要分支.除去传统的功能要求外,可穿戴计算机人机界面还应满足以下两点:第一,以人为本,人机交互应让计算机来适应人,而不是人去适应机器;第二,人机界面的输入输出设备,应该尽量做到小巧隐蔽,既便于携带,又不能影响使用者的外观形象[1]. 语音,作为传统输入方式(键盘、鼠标等)的补充和替代,成为可穿戴计算机的重要输入方式,用户可以通过语音,发布命令操作计算机和进行信息的输入工作.传统麦克风,使用时必须靠近说话人嘴部,将影响用户的正常外观形象;喉麦以发声时咽喉振颤作为输入信号,隐蔽性好,但是舒适度差,不适合日常长时间佩带.本文介绍一种弧形麦克风阵列系统的设计实现,系统具有抑制噪音,增强信噪比的功能,能满足可穿戴式计算机的输入需要;此外系统结构简单,无须占用计算机的软硬件资源,工作稳定,鲁棒性强;同时可以完全隐藏在用户衣服中,对日常生活没有影响. 本文第二部分,介绍系统的设计和实现,第三部分描述了系统的测试方法以及测试结果,最后给出结论.
  • 摘要：特征提取是语音识别系统的前端处理模块,它的性能,是决定整个识别系统性能好坏的重要因素之一.常用的语音特征提取方法有MFCC、LPCC和PLP等,这些方法以传统的单源激励模型[2]为理论基础,把辅音和元音特征一起处理,同样对待,没有照顾各自的特点,结果不能表现语音的精细特征. 事实证明,采用更复杂的双源激励模型[1]对语音建模,把清音和浊音特征分开处理可以达到更好的效果,它的前提是首先要实现语音信号的清浊音分离,这是本文所作的主要工作.为了实现清浊音分离,本文提出了自己的解决方案:基于双源谐波模型的时域谐波逼近法.
  • 摘要：吴宗济、孙国华[1]最早对普通话音节中元音与辅音间协同发音进行了研究.汉语中,对于语流中的某个音节来说,协同发音主要取决于相邻前一音节末尾的元音,以及相邻后一音节首的辅音[2].颜景助[3]在研究中发现,双音节在音节之间形成一个共振峰过渡段,过渡段的前边界各个共振峰的频率数值等于前音节结尾的相应共振峰的目标值,而其后边界的各个共振峰的频率数值等于后音节起始的相应共振峰的目标值.一般来说,前音节元音为音位与后音节起始元音音位的舌位相距越大,这种共振峰过渡也越明显,其过渡时长越长.本文探讨了普通话双音节中第二音节辅音对第一音节韵母/u/共振峰轨迹的影响.
  • 摘要：啼哭是婴儿向外界传递信息的主要手段,蕴含着丰富的、与婴儿的生理和病理状态有关的信息[1].研究表明,不同婴儿基于某种特定生理、病理状态的哭声具有一定的共性.但各种类型的啼哭声所具有的特征参数仍然是有待研究的问题. 本文针对疼痛和非疼痛两种类型的啼哭声讨论其频域的特征参数,即基频F0和第一、第二和第三共振峰F1、F2和F3,并试图确定这四种参数是否可以用于区分疼痛和非疼痛类型的啼哭声.
  • 摘要：情感语音的研究经历了很长的研究历史,近些年来尤其受到关注.在情感语音合成研究方面,传统上多采用规则控制的方式,如:Mozziconacci[1]在IPO语调基础上,通过规则的方式,加入了情感控制参数,初步增加了语音合成的表现力.Cahn[4]则在DECTALK语音合成器的基础上,编写了一个情感语音的编辑器,使研究人员可以细致的观测情感参数对语音输出的影响,对情感语音合成的研究起到了较好的推动作用.然而基于规则的情感语音生成,较大的限制了情感语音的表达效果.进入二十一世纪,开始出现了基于大语料库的情感语音合成雏形,如:日本ATR的Campbell[5]采用了五年的情感语料库,在此基础上建立了基于拼接的情感语音合成系统;Schroeder[6]和Eide[7]在传统数据驱动语音合成基础上,通过设计一种情感制标语言,也使系统产生了具有情感和不同风格的合成语音.这些系统多采用拼接的方式,需要庞大的数据资源支撑,情感语音的表达效果较大的受限于语料录制效果.本文在已有情感语音分析的基础上,通过对韵律训练算法的研究,提出了一种在较小的数据集上实现情感语音韵律的自动生成的方法.
  • 摘要：语音和非语音分类的问题属于音频场景分类研究的范畴.国内外对音频场景分类进行了广泛深入的研究,针对不同的分类任务,也采用了不同的分类器[1][2].Lie Lu[1]和姜洪臣[3]等人引入了支持向量机(SVM)两类分类器,并采用了基于音频类型二叉树的多级分类框架实现了音频信号的多类分类,该框架首先将音频信号划分为静音和非静音,然后再把非静音划分为语音和非语音,其中语音又分为纯语音和非纯语音,非语音又分为音乐和环境音.本文反其道而行之,利用SVM的多类分类框架,来提高基于SVM的语音和非语音两类音频分类的性能.
  • 摘要：语音和非语音分类的问题属于音频场景分类研究的范畴.国内外对音频场景分类进行了广泛深入的研究,针对不同的音频类型,采用了不同的音频特征[1][2][3].姜洪臣等人[4]综合了前人的工作,采用过零率、短时能量和MFCC等16种音频特征,使用SVM分类器把非静音的音频信号分成语音和非语音,然后又把语音划分为纯语音和非纯语音,把非语音又细分为音乐和环境音.本文对语音和非语音分类的音频特征进行了分析.
  • 摘要：噪声谱估计是对带噪语音进行语音增强的重要部分.传统的噪声谱估计算法基于语音端点检测(Voice Activity Detectors:VADs)[1],噪声只在无声段或语音的间歇段进行更新.但是,低信噪比,语音端点检测不准确,容易将清音和弱语音误判为无声段.90年代,出现了基于语音出现概率的噪声谱估计算法并得到应用[2].Martin提出基于最小统计特性(Minimum Statistics method:MS)噪声谱估计算法[3],后来,Martin从理论上完善了这种噪声谱估计算法[4].Cohen[5]提出的IMCRA(Improved Minima Controlled Recursive Average)噪声谱估计算法,解决了噪声谱缓慢增大(噪声谱以不大于2dB/s速度增大)的噪声跟踪问题. 基于VAD的噪声更新算法,如果噪声在语音段的特性发生改变,噪声将不能得到及时更新;采用基于语音出现概率的方法,噪声估计的准确性依赖于语音出现概率p(k,l);MS噪声谱估计算法,噪声更新延迟较大,达到1～1.5 秒,而且噪声谱估计方差较大,不可忽略.Cohen[5]提出的IMCRA噪声谱估计算法,仅用MS噪声谱估计算法确定语音出现的概率p(k,l),这种算法噪声谱估计方差不会增大.IMCRA噪声谱估计算法受到MS噪声谱估计算法的约束,同样具有噪声更新延迟问题.实验表明:对于突变噪声,IMCRA噪声谱估计算法跟踪噪声的延迟是MS噪声谱估计算法的两倍. 本文采用MS噪声谱估计算法,并补偿MS噪声谱估计算法估计的均值,使MS噪声谱估计趋近无偏估计,以此估算语音出现概率p(k,l),最终实现了噪声谱估计的快速跟踪算法.
  • 摘要：由于听觉系统的独特信号处理特征,运用听觉信号处理机制改进现有信号处理功能已成为重要的研究方向.耳蜗具有重要的频率分析功能,是听电子耳蜗信号处理策略、基于听觉信号处理必须考虑的部分,其机制和功能一直倍受关注,并有大量研究.然而,耳蜗的频率分析机制及其在信号处理中的意义还并不完全清楚[1].1857年,Herrmann von Helmholtz提出,基底膜上排列着象钢琴琴弦似的共振器,不同位置的共振器有着不同的共振频率,基底膜通过这种共振方式实现对声音信号的频率分析.20世纪中叶,Békésy根据对基底膜的物理性质的大量研究,尤其是对解剖人体耳蜗的研究提出的行波理论,一直是人们设计耳蜗滤波器的依据,但是Békésy所观察到的失去活性耳蜗的调谐是相当平缓的.直到最近,激光干涉测速对活体的耳蜗的非接触测量,得到耳蜗基底膜更为尖锐的调谐效应(300dB/Oct的陡度,相当于50级RLC调谐)、以及非线性放大效应,使得人们需要重新认识基底膜的调谐功能[2-4].尽管基于外毛细胞主动特征的发现,人们猜测基底膜的主动非线性调谐源于外毛细胞的主动反馈机制,但基底膜调谐的确切机制,以及这一机制带来的信号处理特征却并不清楚[5].本文基于活体基底膜调谐观察结果,用频域拟合的方法构造了基底膜滤波器.这种方法构造的基底膜滤波器,不仅克服了已有模拟方法不能模拟活体基底膜调谐陡峭程度的缺陷,更重要的是,在成功的反映耳蜗调谐特征时还展示了原有模拟所没有的信号处理新特征-对动态信号比对稳态信号反应更为敏感的,并为耳蜗调谐的共振理论(而不是行波理论)提供了新证据.
  • 摘要：在日常语言交流的环境中,总是不免有噪声,完成声信号向神经信号转换的内毛细胞所处的耳蜗淋巴液环境也有强烈的热噪声[1].但是,听觉系统通常都能排除这些噪声的干扰,准确的提取听觉信息.听觉系统如何从噪声中提取信号成为一个不可忽视的话题.以前,我们曾证明,单个的神经元的信号处理中会出现随机共振现象,也就是一定强度的噪声不仅不会损害信号传输,相反,还会改善传输信号的信噪比[2].我们也通过心理物理实验证实,一定强度的噪声有听觉增强的效果[3].本文通过神经模型数值计算分析表明,从听觉系统内毛细胞的信号传感到听神经发放信号生成的两级信号转换与处理中,输入信号中一定强度的噪声不仅不会损害信号,相反,还有信号增强作用.
  • 摘要：声波从声源到双耳的传播的时间差(Interaural Time Difference,简记为ITD)是声源定位的一个重要因素[1].它对于双耳听觉和心理声学的研究具有重要的作用.ITD与受试者头部等的生理参数有关,是一个具有个性化的物理量[2].它的重要特征量之一,即最大双耳时间差|ITDmax|,也和生理参数(特别是头部的生理参数)密切相关[3-4].本文利用中国人样本的头相关传输函数(HRTF)数据库以及多元线性回归的方法,建立了一个具有统计意义的个性化的最大双耳时间差|ITDmax|模型.新模型利用受试者的一个生理参数即可预测出其自身的|ITDmax|.此外,我们利用数据库外四名受试者的数据对新模型的有效性进行了验证.
  • 摘要：双耳声压的时间差(ITD)是声源定位的一个重要因素,在听觉研究中有重要作用.ITD可通过实验测量得到,也可通过各种头部模型近似计算得到.现有许多模型假定头部具有一定的对称性[1].但实际的头部的形状、双耳的位置和耳廓都有可能破坏这些对称性.Cooper采用刚球模型计算头相关传输函数(HRTF)时,将双耳近似成头部两侧略偏后约10°的两点,得到的结果更接近实际情况.我们最近证明了在2.5 kHz以上HRTF是前后不对称的.但文献中未见有关ITD对称性的统计分析报道.以下将利用52名受试者的ITD实验数据,对ITD的左右和前后对称性进行分析,探讨ITD对称模型的适用范围.
  • 摘要：音源有两层含义,一是指记录声音的载体,只有先把声音记录在某种载体上,才谈得上用音响设备把载体上的声音还原出来,这些载体是音响系统中声音的来源,所以叫音源.音源的另一层含义,是指播放音源载体的设备.音源载体记录着声音讯息,但必须通过相应的设备才能把讯息读出来,进而以电信号的形式传输给音响系统中的其他设备.本文对广播节目音质进行了探讨.
  • 摘要：修订的ISO226-2003中公布的等响曲线与根据Robinson和Dadson[1]研究结果制定旧版标准相比,两者出现了惊人的差异.对我国人群的初步研究结果表明[2],我国人群的等响曲线与新修订的ISO226-2003[3]标准曲线在1000Hz以下频段仍存在差异.本文的工作详细研究了我国人群在1kHz以下频段,30～100phon的响度范围内纯音等响曲线与ISO226-2003的差异.研究结果表明,在1kHz以下频段,我国人群的等响曲线与ISO标准曲线的差异随着频率的降低而增大,尤其在250Hz以下两者的差异趋于明显.
  • 摘要：在水声信号处理过程中,有来自外界的各种噪声干扰,其中尤以工频干扰最普遍[1],当被检信号愈弱,频率越接近,干扰就越加突出,因此有效的抑制50Hz工频干扰使人们长期研究的问题.偏相干分析法[2][3][4]是最近发展起来的一种有效的分离技术,它处理的对象是一组相互统计独立的信号源经线形组合而产生的混合信号,最终从混和信号中提取出各个独立的信号分量.本文结合20世纪90年代发展起来的偏相干分析法,提出了基于偏相干思想的频域工频干扰消除新方法,较好地解决了工频干扰的去除问题.
  • 摘要：由于海洋渔业资源的日益枯竭和浅水养殖环境的恶化,近年来,深水网箱养殖发展迅速.在此基础上发展起来了如光学、声学等各种鱼群监测手段.但在监测过程中,如何对网箱内鱼群量的大小进行统计分析还存在较大的问题.本文以深水网箱养殖现场上取得的实测数据为依据,比较了三种鱼量统计方法:回波能量统计法、回波幅度分布概率和回波脉冲宽度分布概率法.
  • 摘要：近年来,超声微泡造影剂在疾病治疗中作用也日趋明显.本文就超声微泡造影剂在治疗中的研究应用进展作一综述.

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