4.4.4  应用案例

4.4.4 应用案例

将三个直径为10cm的密封型圆锥扬声器按照30cm的间隔布置,扬声器之间以无相关性的随机信号作为声源,三个基准传声器如图4-13所示按照三种方式进行配置,记录试验结果。方式1是配置在扬声器的正上方(了解声源正确位置的理想场合),方式2是配置在扬声器的附近(基本了解声源正确位置),方式3是扬声器随机配置(声源位置完全不了解)。

图示

图4-13 基准传声器的配置方法

试验时,全息面与声源的距离为10cm,基准传声器与声源的距离为12cm,装有8个传声器的支架按照6.25cm的间隔布置,然后对支架按照6.25cm的距离平行移动,对分割为16×16块的1m×1m的全息面进行声压测试。图4-14为测试装置概况。图4-15~图4-17为针对每一种配置方式所测试得到的声压进行分离之后的残差部分声场(图a、图b、图c)和残差杂音声场(图d)。

根据以上试验,在理想的情况下,各残差部分声场的自乘平均声压和(图4-15)代表了物理声源的位置,残差杂音也很小,现实中的声源基本上被再生出来了。通常情况和最差情况下,各残差部分声场(图4-16、图4-17)与物理声源没有对应,残差杂音也有变大的倾向。但是,最差的情况下,如果残差杂音声场的三个峰值位置与声源的位置相等,基准声源的数目与真正的声源的数目相同,则可以断定没有其他的声源。

图示

图4-14 测试装置概况

图示

图4-15 配置1的残余部分声场和杂音残余声场(理想配置)

a)与基准1相关的某残余声场 b)与基准2相关的某残余声场 c)与基准3相关的某残余声场 d)残余杂音声场

图示

图4-16 配置2的残余部分声场和杂音残余声场(普通配置)

a)与基准1相关的某残余声场 b)与基准2相关的某残余声场 c)与基准3相关的某残余声场 d)残余杂音声场(https://www.daowen.com)

图示

图4-17 配置3的残余部分声场和杂音残余声场(最差配置)

a)与基准1相关的某残余声场 b)与基准2相关的某残余声场

图示

图4-17 配置3的残余部分声场和杂音残余声场(最差配置)(续)

c)与基准3相关的某残余声场 d)残余杂音声场

图4-18中,与声源接近位置的全体声源再生的结果显示,与参考配置位置无关的三个峰值被明显地分离开,各声源的强度差也得以确认。但是,与理想的情况相比,通常情况和最差情况的声源位置虽然相同,强度分别小了7.6%和13.3%。

图示

图4-18 全体声场的声学灵敏度

a)配置1 b)配置2 c)配置3

因此,根据偏相关函数进行的声场的分离,如果相对于声源布置在远离基准信号的位置,且其数目与独立声源相对应,就可以准确掌握声源的位置。但是,理想配置以外声源强度的预测精度变差的问题仍然还没有得到解决。如上所述,基准信号的数目和声源强度的预测精度的判断,以残差杂音声场的自乘平均声压和为指针是有效的方法。

通过声全息法进行声源探测的目的之一,是了解多个声源的位置及声源强度大小顺序,为有效地制定解决方案以降低声源声压提供条件。根据现在的技术即可得到可靠的成果。但是,为了利用声学放射计算以提高声源强度的探测精度,有必要在声源的位置布置参考声源,然后进行充分的研究。

本节叙述了近场声全息法的基本原理和实用案例。这种方法是在实际应用中开发出来的技术,特别是对于长波低频声源,不限于近距离测试的条件限制,当测试面上的测试间隔很短、测试点数很少时也可以得到很好的应用,可以发挥声源分解能力高的特征,今后必将能得到更大的发展。