应用声学

APPLIED ACOUSTICS

研究报告

  • 使用同心多环阵提升声源定位鲁棒性

    张国昌;吴鸣;韩欣宇;武帅兵;殷兰;杨军;

    房间混响带来的多径失真是影响声源波达方向估计精度的主要因素之一。应用于环形阵列的相干信号子空间方法可以降低相干反射声带来的不利影响。该方法对环形阵进行谐波展开,并利用环谐波域导向矢量的频率无关特性聚焦各频率下的空间相关矩阵。但单环阵列存在展开系数零点,这会导致严重的噪声放大而降低定位的鲁棒性。该文提出了一种环谐波域的最小模同心多环阵,来缓解系数零点处的噪声放大问题。设计了一套麦克风阵列系统,用于评估同心多环阵列定位的鲁棒性。仿真和实验结果均表明:与相同孔径和阵元数的单环阵相比,使用最小模准则设计的同心多环阵列可以显著提升混响场景下的声源定位的稳健性。

    2019年06期 v.38 907-916页 [查看摘要][在线阅读][下载 4938K]
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  • 基于稀疏表示和特征加权的离格双耳声源定位

    丁建策;厉剑;郑成诗;李晓东;

    基于头相关传递函数数据库的传统双耳声源定位方法的定位角度往往被限定在头相关传递函数数据库的离散测量点上。当头相关传递函数数据库的测量方位角间隔较大时,这类算法的性能会显著下降,这就是典型的离格问题。该文提出了基于加权宽带稀疏贝叶斯学习的离格双耳声源定位算法。首先该算法建立离格双耳信号的稀疏表示模型,然后利用双耳相干与扩散能量比特征对各个频点进行加权以降低噪声和混响的影响,最后通过加权宽带稀疏贝叶斯学习方法估计离格声源的方位角。实验结果表明,该算法在各种复杂的声学环境下都有着较高的定位精度和鲁棒性,特别是提高了离格条件下的声源定位性能。

    2019年06期 v.38 917-925页 [查看摘要][在线阅读][下载 506K]
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  • 薄膜超构表面声扩散体扩散性能研究

    关淅文;盖晓玲;李贤徽;邢拓;蔡泽农;王芳;

    针对传统的声扩散体结构复杂、加工不便的缺点,该文提出了一种薄膜型声学超材料扩散体,通过有限元软件建立了扩散体的有限元模型。分析了薄膜张力、质量块大小及背腔深度对声波相位调控的影响,并与传统施罗德扩散体的扩散性能进行比较,发现调控后的薄膜超构表面声扩散体对声能的吸收降低,并使入射声能更均匀地向全方向扩散。在相同的尺寸情况下,与传统施罗德扩散体相比,薄膜超构表面声扩散体在所需频段内扩散性能更优,结构更优,体积更小,质量更轻,加工更方便,更适用于工程应用。

    2019年06期 v.38 926-931页 [查看摘要][在线阅读][下载 1502K]
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  • 基于电磁力近似算法的驱动电机NVH快速仿真方法

    邓清鹏;卢彬;王涛;刘卫国;邓承浩;周安健;任勇;肖贺平;

    电动汽车驱动电机产生的电磁噪声是汽车NVH关注的重点问题,对其进行全转速段多工况NVH仿真通常需要耗费大量时间和计算资源。该文通过有限单元分析揭示了电机气隙电磁力随转速变化的规律,并根据这一规律提出了基于外特性曲线的电磁力时间缩放及插值的近似算法。文章采用电磁力到结构网格的映射算法对结构振动有限元模型进行激励力加载,使用声场有限元方法计算电机的辐射噪声,最终实现了车用驱动电机的电磁振动及噪声的快速仿真。使用该方法对车用电机进行全转速段振动噪声仿真,可大大压缩多工况电磁场有限元分析所需的计算时间,提升仿真效率。

    2019年06期 v.38 932-938页 [查看摘要][在线阅读][下载 399K]
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  • 超声速弹丸立靶弹着点定位模型研究

    王玉龙;李宏凯;卢小汐;刘艳红;

    针对常规武器火炮直瞄射击时的弹着点测试问题,提出了一种双圆环形传声器阵列方法。该阵列将若干传感器布设在两个圆环上,并根据超声速弹丸产生的激波传播速度随传播距离增加逐渐递减的规律,对每个传声器阵分别引入一个视速度,建立了双视速度模型。计算机仿真分析表明,采用双圆环形传声器阵列及双视速度模型确定弹丸弹着点坐标,带来的模型误差优于3 mm,对于工程应用而言可以忽略。试验结果表明,双视速度模型明显优于将激波传播速度视为恒定的基本模型和交会模型。

    2019年06期 v.38 939-946页 [查看摘要][在线阅读][下载 3652K]
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  • 基于大能量火花放电的枪声模拟系统设计

    王龙;谷平反;王聪丽;李书日;张财谦;崔小叶;

    为准确模拟某型枪械实弹射击枪声,设计了一种基于大能量火花放电的枪声模拟系统,理论分析和仿真验证了系统工作原理,并对所模拟枪声的声级以及时域和频域特性进行了试验测试。仿真和测试结果表明:点火电容放电所辐射的电场击穿高能电极空气间隙,可有效控制储能电容组火花放电模拟枪声;模拟与真实枪声的声级误差约为-2.1~5.8 d B(A),标准差为1.974 dB(A),模拟与真实枪声的时域信号随时间增加均以指数形式迅速减小且频谱分布规律一致;模拟与真实枪声信号在时域进行相关运算后存在着明显的相关峰,二者有较好的相似性。

    2019年06期 v.38 947-953页 [查看摘要][在线阅读][下载 844K]
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  • 穿纤维微穿孔板吸声系数的有限元仿真

    李晨曦;胡莹;何立燕;

    为拓宽微穿孔板的吸声频带,该文用有限元算法建立了典型微穿孔板和穿入不同数量金属纤维的微穿孔板模型,研究了两种微穿孔板的吸声系数、声阻抗和微孔内法向质点速度的空间分布,并进行了试验验证。有限元仿真和试验数据表明:穿入金属纤维可以拓宽微穿孔板的吸声频带,吸声系数也随纤维根数的增加而下降;吸声系数仿真结果与试验结果趋势一致,仿真模型可以有效模拟穿入纤维前后微穿孔板的吸声特性;穿入金属纤维导致黏滞效应引起的低质点速度区域增大,声阻增加,引起吸声系数的降低,而声抗变化不大。研究发现,有限元仿真方法适用于结构相对复杂的微穿孔结构的声学建模,能直观地体现微孔复杂结构的影响,值得继续深入研究和工程应用。

    2019年06期 v.38 954-960页 [查看摘要][在线阅读][下载 1667K]
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  • 流形学习在运动声源声特征提取方面的研究

    宿元亮;刘志红;王万凯;赵玉贵;仪垂杰;

    运动声源因声信号时变性、叠加性和空时耦合性强,声数据呈现高维、非线性等特点,使得关键声特征提取困难,声特征提取方法复杂度高、数值计算量大、有效性差。因此,如何有效提取声特征并降低提取方法复杂度成为目前多源声场声源精准识别需迫切解决的关键科学问题。由此,该文提出短时傅里叶变换(STFT)和局部线性嵌入算法(LLE)联合的STFT-LLE流形学习声特征提取方法,并将此方法应用于运动声特征提取,且通过仿真实验测试对其进行了验证。该方法为运动声目标的分类识别提供了技术支撑。

    2019年06期 v.38 961-968页 [查看摘要][在线阅读][下载 596K]
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  • 电磁激励器屏幕发声系统的数理模型

    耿丽;屈胜;

    目前,全面屏手机已经成为一种趋势。为提升全面屏的用户体验效果,业界开发了屏下指纹识别、伸缩式摄像头等技术,对于音频(主要是语音通话),则开发了基于压电陶瓷和电磁激励器的两种屏幕发声方案,其代表产品分别为小米MIX与VIVO NEX。该文针对电磁激励器屏幕发声技术,分别从平板弯曲振动、平板声辐射、电磁激励器阵列驱动等模型出发,推导电磁激励器驱动屏幕振动发声的原理以及简化的力电类比等效线路图;给出仿真与实测频响曲线以及某型号手机语音通话测试数据;最后简要归纳电磁激励器屏幕发声的设计指南以及进一步的研究方向。

    2019年06期 v.38 969-979页 [查看摘要][在线阅读][下载 1968K]
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  • 有黏条件气泡声散射特性和衰减谱数值研究

    杜娜;苏明旭;

    通过研究有黏条件下的气泡散射模型,数值分析水中单气泡声散射特性,进一步结合Beer-Lambert定律将其扩展到多气泡体系的声衰减预测。数值结果表明,随着谐波阶数递增,散射强度分布数值结果趋于稳定且前向散射增强。同时发现,无因次尺寸参量ka=0.1为过渡区与纯散射区的分界线,且在共振区间具有明显的吸收效应。对多气泡体系的声衰减预测也表明,ka> 0.1时,该文气泡散射模型声衰减计算与经典ECAH模型结果吻合,在低浓度条件下声衰减谱随着剪切黏度的增加呈增宽趋势,且与体积浓度成正比例递增。模型预测的声衰减随粒径、声波频率、体积浓度分布数值特征能够为颗粒两相体系粒径及浓度表征提供理论依据。

    2019年06期 v.38 980-985页 [查看摘要][在线阅读][下载 473K]
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  • 基于ARX系统辨识模型的钢绞线张拉力识别

    钱骥;李长春;罗映相;张俊波;

    钢绞线是预应力结构和大跨索承体系桥梁的核心受力构件,其实际保有应力值将决定结构的承载能力和耐久性。以钢绞线超声导波传播过程为独立系统,外在激励和数据采集为系统的输入和输出,通过ARX系统辨识方法分析钢绞线张拉力引起的系统模型参数变化,并以模型参数为特征向量,构建张拉力识别指标。实验结果表明该识别指标具有良好的单调线性变化规律,确定系数达到0.964;传感器布置在钢绞线端面和侧面具有相似的规律性,相对而言,端面布置传感器识别指标的敏感性和线性规律更好;重复加卸载过程,识别指标线性拟合斜率比较稳定,受钢绞线应力加载路径影响较小。

    2019年06期 v.38 986-992页 [查看摘要][在线阅读][下载 1562K]
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  • 铝板裂纹缺陷兰姆波阵列瞬时相位包络成像及补偿

    范佳伟;李光海;王强;

    针对板结构中多裂纹缺陷的识别和定位问题,提出了瞬时相位全聚焦成像的包络算法以及基于激励信号脉冲时长的波速补偿方法。通过数值仿真和实验,验证了波速补偿后的瞬时相位包络全聚焦成像对多缺陷的识别和定位能力。结果表明:与幅值全聚焦成像相比,该方法可以有效减小噪声、直达波、端面回波引起的虚像,提高缺陷的识别率;与相位全聚焦成像相比,该方法可以实现缺陷处的单峰值聚焦,更便于缺陷的定位。使用该成像算法在1000 mm×500 mm×1 mm的铝板上对实现了5个缺陷的成像和定位,其定位的平均误差为12.24 mm。

    2019年06期 v.38 993-998页 [查看摘要][在线阅读][下载 1894K]
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  • 超声空化现象影响因素的实验研究

    马立康;暨勇策;沈国清;张世平;

    超声空化在许多不同的学科和工业生产中有着广泛的应用。超声空化的应用与声场的分布及空化的机理密切相关,精准地反映空化场和空化机理是超声空化技术实际应用的关键。该文通过分析采集的声信号和金属箔膜空蚀法对空化区域随液位发生变化的现象进行研究,并利用Matlab对金属箔膜空蚀程度量化。实验发现,超声波会在液面与实验箱体底部形成驻波场。在某一液体温度下,随着液位高度的变化,超声空化现象的出现具有周期性。并且,在同一液位下,当超声功率改变时,空化区域强度分布情况随之改变。小功率时各空化区域空化强度分布均匀,当功率增大到一定时,会出现空化屏蔽现象。该研究为超声清洗设备的改良提供了借鉴,对进一步认识和利用超声空化效应具有重要意义。

    2019年06期 v.38 999-1003页 [查看摘要][在线阅读][下载 543K]
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  • 基于深度神经网络的水声信号恢复方法研究

    王全东;郭良浩;闫超;

    针对干扰或噪声环境下水声目标信号难以获取的问题,该文提出研究基于深度神经网络的自适应水声被动信号波形恢复方法。在单阵元情况下,该方法提取对数功率谱特征作为输入,采用深度神经网络回归模型自适应学习目标信号的自身特征,输出降噪后的对数功率谱特征并还原时域波形。在多阵元情况下,提出阵列深度神经网络降噪方法,将部分或全部阵元特征拼接为长向量作为输入,从而利用空域信息。为全面利用阵列丰富的时频域信息,该文提出一种两阶段特征融合深度神经网络,在第一阶段将阵列分为若干个子阵,将每个子阵分别用阵列深度神经网络进行处理,在第二阶段将第一阶段的各子阵处理结果与阵列接收信号同时输入一个深度神经网络进行融合学习。实验表明,所提出的单阵元和两阶段融合深度神经网络取得了显著优于常规波束形成的恢复结果,能够准确估计目标信号波形和功率并显著提高输出信噪比。

    2019年06期 v.38 1004-1014页 [查看摘要][在线阅读][下载 1493K]
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  • 小波包节点分段阈值降噪在水声监听中的应用

    赵杰;杨英;惠力;王志;初士博;刘茂科;

    水声目标信号在发送、传播过程中,易受到环境噪声、系统自噪声等影响,因此水声监听过程中目标信号会掺杂大量噪声信息。为提高获取目标信号的准确性和可靠性,降低噪声,在已有小波分析基础上,提出小波包节点相对能量判断最优分解层,最优分解层节点系数分段阈值处理重构方法,实现水声监听信号分频段去噪。将0.1 kHz~8.4 k Hz实验数据按节点频率排序划分为5个强弱不同的频段信号实现消噪提取,结果表明该方法可将噪声信号与目标信号有效分离,与全局单一阈值相比,具有较好降噪能力。该方法打破了小波阈值去噪高频处理的局限性,提高了识别精度,改善了全局单一阈值去噪存在的短板,在鱼类分析识别、舰船监听、深海探测等方面具有一定的推广和应用价值。

    2019年06期 v.38 1015-1024页 [查看摘要][在线阅读][下载 2648K]
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  • 南中国海“G-Argo”声学浮标目标探测能力分析

    王超;孙芹东;张林;张文清;田德艳;

    该文通过在现有民用海洋环境观测浮标平台基础上集成声学探测系统,研制出具有目标探测能力的"G-Argo"水下声学浮标平台。为验证声学浮标平台目标探测性能,于2018年5月,在南中国海海区组织了多台水下声学浮标探测性能验证试验,利用配合试验船和海上过往航船作为探测目标。试验结果表明,深海良好水文条件下,"G-Argo"水下声学浮标对航速10 kn的配合试验船目标的最远探测距离大于10 km;对航速6.4 kn的工程船目标的最远探测距离大于42.8 km;对航速12 kn的集装箱船目标的最远探测距离大于15.8 km;对航速14.5 kn的集装箱船目标的最远探测距离大于24 km,验证了"G-Argo"水下声学浮标对海上目标具有良好的探测性能。

    2019年06期 v.38 1025-1032页 [查看摘要][在线阅读][下载 1550K]
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  • 圆柱形超高静水压水听器设计与测试

    何涛;

    该文介绍了一种应用于20 Hz~20 kHz频段、最大工作深度5000 m的超高静水压水听器。水听器敏感元件采用厚壁压电陶瓷圆管,高强度复合泡沫去耦,通过对敏感元件及水听器结构进行合理设计,保证水听器具有高的耐压强度。测试了水听器在常压及不同压力下的接收灵敏度。测试结果表明,水听器常压下接收灵敏度响应平坦,在常压到50 MPa压力范围内,水听器低频接收灵敏度最大变化小于2 dB,表明该型水听器具有良好的压力稳定性,可在深海资源勘测、深海通讯等方面获得广泛应用。

    2019年06期 v.38 1033-1036页 [查看摘要][在线阅读][下载 354K]
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声学新闻和动态

  • 2019年全国声学大会在深圳召开

    耿祎晗;

    <正>9月21日至23日,2019年全国声学大会在深圳召开。本次大会由中国声学学会主办,中国科学院深圳先进技术研究院承办。中国声学学会理事长及副理事长出席了本次会议。应邀出席的嘉宾还有中国声学学会名誉理事长、中国工程院院士杨士莪教授,中国科学院深圳先进技术研究院党委书记杨建华,腾讯教育科技有限公司副总经理汤瑞宁,湖北腾创科技有限公司总经理肖承和湖北三峡腾创科技有限公司总经理万军等。大会以"迎七十国庆,奏时代和声"为主题,来自多所高等院校、科研院所和企业的近七百余名代表共聚一堂,深入交流研讨事关国家重大战略需求和经济社会发展的声学科学技术和前沿问题,共商声学科技发展大计。

    2019年06期 v.38 1024页 [查看摘要][在线阅读][下载 189K]
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  • 《应用声学》 2019年 总目次 第38卷 第1-6期

    <正>~~

    2019年06期 v.38 1037-1044页 [查看摘要][在线阅读][下载 13646K]
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  • 《应用声学》征稿简则

    <正>《应用声学》是由中国科学院主管、中国科学院声学研究所主办的国内外公开发行的学术期刊。创刊于1982年元月,被《中国科学引文数据库》、《中国期刊全文数据库》、国家科技部中国科技论文统计源期刊(中国科技核心期刊)、中国学术期刊综合评价数据库(CAJCED)等收录,并进入《中文核心期刊要目总览》。本刊的宗旨是及时报道声学及其相关领域中创造性科研成果,加强学术交流,促进新成果的开发与推广,促进科研、工程技术人员与生产实践者之间的相互合作。主要栏目:应用声学论坛、综述与评论、研究报告、研究简报、综合报道、经验交流、知识介绍、新书评介、声学新闻和动态等。

    2019年06期 v.38 1045页 [查看摘要][在线阅读][下载 1892K]
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