声区控制系统中基于传递函数矩阵条件数的扬声器选择

针对声场分区中现有扬声器选择方法难以兼顾鲁棒性和分区效果的问题,提出了一种基于传递函数矩阵条件数最小化的扬声器选择方法。结合明区重放声场均方误差最小准则对条件数方法进行改进,改进后的方法不仅保持了条件数方法的鲁棒性优势,还在重放性能上优于现有迭代方法。通过调整改进方法的阈值参数,可以在鲁棒性、计算量和重放性能之间实现平衡。自由场、混响场和基于实测房间的仿真结果,以及模拟主观评测结果均验证了方法的有效,证明了提出的条件数改进方法具有更好的普适性和灵活性,能够适应多种应用场景的需求。

超声导波目标模式的激励方法研究

超声导波检测过程中不同模态导波信号与各类损伤之间的相互作用存在差异性,直接影响了损伤检测及定位成像结果的可靠性。因此,系统研究导波目标模式的激励方法从而获得理想的导波信号,有助于实现多类型损伤的精准检出以及获得高分辨率定位成像结果。该研究基于理论分析、有限元仿真和试验测量开展了超声导波目标模式的激励方法研究。理论分析导波目标模式激励的条件,并且构建二维多物理场仿真模型进行导波目标模式激励方法的验证。试验过程中将梳状换能器与锆钛酸铅压电陶瓷(piezoelectric ceramic, PZT)进行比较分析,结果表明,梳状换能器相较于PZT压电片具有良好的模式选择能力。另外,设计制作四分之一全向和全向梳状换能器,使其进行目标模式导波信号激励的同时实现传播方向的调控。

煤矿通风机进风口噪声主动控制技术研究

煤矿通风机是煤矿生产中的重要设备,其产生的噪声严重影响工人的工作效率。基于此,提出一种针对煤矿通风机进风口噪声源的主动控制方法。该方法通过在进风口附近安装传声器阵列和次级声源实时测量噪声信号,并辐射次级声波与原噪声声场抵消,从而达到降噪目的。实验结果表明,该方法对不同工况的噪声均表现出稳定的降噪效果,具有良好的实用性和健壮性。

并联石墨烯热声激励器的声场建模及实验研究

主动流动控制技术是提升航空航天飞行器气动特性的有效手段,其中激励器是这些控制技术的核心组件,如等离子体激励器、合成射流激励器以及振荡射流激励器等。本文提出了一种基于热声效应的并联石墨烯热声激励器,该激励器具有结构简单、输入功率低、控制频率宽以及结构适应性强等优点,能够适应飞行器各种复杂曲壁面安装环境和变飞行工况,具有良好的应用前景。具体而言,该热声激励器利用石墨烯材料比热容极低和热导率高的特性,通过焦耳加热原理向周围空气辐射周期性的声场以进行声激励控制。首先,通过热声理论对石墨烯热声激励器进行声场建模,建模中加入了组合声源叠加原理,优化了声波相位差和声场指向性计算方法;其次,改进了石墨热声烯激励器的电路连接方式,采用并联石墨烯薄膜有效提升了声场声压幅值;最后,搭建了石墨烯热声激励器的声压测试平台,验证并研究了并联石墨烯热声激励器的声场特征,分析了输入功率、频率、测试距离等因素的影响。

海面非对称航迹对海底定位精度影响分析

海底基准点定位精度和可靠性均与定位几何构型有关。为探讨海面非对称走航条件下声学测距误差对海底基准定位的影响,从声速误差影响函数出发,构建了顾及定位精度与系统误差影响的海面-海底控制网综合优化准则。考虑声速场常系统误差和声速场时变系统误差,开展了非对称走航观测仿真实验。结果表明:关于海底基准点中心对称的海面控制网,可以将声速场常系统误差的影响降到最低,而声速时变系统误差对海底基准点定位的影响,会随着定位构型几何强度的衰减在水平、高程分量间相互转化。

自由场中大尺寸有源微穿孔板吸声器的低频吸声性能

大尺寸有源微穿孔板吸声器的低频吸声性能依赖于入射声场环境,故在现有管道声场的研究基础上,探究了其在自由场环境中的有源吸声性能.首先,引入随位置变化的声压反射系数表征非局部反应表面在垂直入射平面波激励下的反射声场,并结合模态分析法建立理论模型.其次,从空腔声模态对入射波的反射作用及对声吸收的贡献度揭示了自由场中有源吸声的物理机制,构建了误差传感策略.最后,实验验证了理论模型与所获结论的正确性.研究表明:入射波激励起的(0,0,0)空腔声模态,其幅值越大对入射波的反射作用越强;控制源抑制该声模态并使其幅值降到最优值时,它不再反射并会大幅吸收入射波,低频吸声性能显著提升.但控制源激发的高阶空腔声模态对入射波起完全反射作用,将阻碍控制性能的提升.故相比于管道声场,自由场中的有源吸声性能有所减弱.控制源在抑制(0,0,0)声模态的同时能确保不大幅激起高阶声模态时,声压释放和阻抗匹配传感策略对自由场环境仍然适用.

高速直升机舱内噪声主动控制技术研究

针对高速直升机旋翼噪声传入舱内引起的舒适性问题,本文开展了舱内噪声主动控制技术研究。根据高速旋翼噪声数值计算结果,在实验室环境中通过声源模拟系统采用声压匹配法重构了直升机地面模拟舱飞行状态的外部声场。对噪声主动控制算法进行仿真分析,本文研究了算法对低频线谱噪声的降噪性能,并提出了一种试验与仿真相结合的主动噪声控制系统扬声器与传声器布放优化方法,对比不同布放组合方案下的理论降噪量,通过直升机舱内主动噪声控制验证试验,取得了实验室环境5个误差点处0~1000Hz范围内平均12.7dB总声压级的降噪效果。

高频驻波声场与喷雾协同降尘试验

针对煤矿粉尘的高危害性,借鉴声聚并理论,提出2种高频驻波声场与喷雾协同降尘技术方案,在自主设计试验平台上实测协同降尘效率,分析喷嘴孔径、高压喷雾水流量、超声波雾化器水流量、声波功率以及管道风速对降尘效率的影响.试验结果表明:采用超细雾滴+声波+高压喷雾协同降尘方案存在明显的增效作用,可将呼吸性煤尘降尘效率提升10%左右(相比高压喷雾降尘),声波功率和管道风速是影响协同降尘效率的主因,研究结果可为高频驻波声场与喷雾协同降尘的工程应用提供参考.

Active modal control for sound field in a room

When the concept of active modal control is applied to sound field control in en-closures, effective sampling and reuconstruction of the spatial field are the main problems that have to be solved theoretically. It is even more important to realize a stable and controllable feedback control system in experiment. In this paper, a conceptual theoretical analysis for ac-tive modal control in an enclosed sound field is given. Vaious methods are used to compensate the potential unstable poles of the applied system. A series of experimental results are obtained and discussed, by which some of the natures of active modal control systems are delineated.

封闭空间中结构声辐射的有源力控制研究

推导了在初级力源和次级力源共同作用下的弹性结构振动声辐射公式，对封闭空间中的有源结构声控制（ＡＳＡＣ）建立了有源力最优控制模型。模拟实验研究了弹性结构由力源激励所产生的封闭空间声场的特点、有源控制力向量的位置、幅值和次级力源个数的选择等问题。结果表明，弹性结构在力源激励下的封闭声场，是由激励力大小、结构模态和空腔模态间的耦合决定的；对于单模态振动声辐射，应选取振幅最大处作为次级力源的位置，同时优化力的大小；另外，合理选取次级力源个数可有效控制多模态振动声辐射。这些结论为建立封闭空间中结构声辐射有源力控实验系统提供了理论基础。

自由声场自适应有源噪声控制中误差传感器的布放

合理地布放误差传感器可以减小自适应有源噪声控制系统的复杂性，提高降噪量。本文研究了自由声场条件下误差传感器布放与ＡＡＮＣ系统降噪效果的关系，从理论和实验两个方面总结了自由场误差传感器布放规律。

超声波防垢的声场参数实验研究

实验研究了超声场参数与防垢率之间的关系,其中频率、声强、辐照时间和脉冲宽度是影响防垢率的主要因素,而间歇比为次要因素.对本实验系统而言,声场参数有一个最佳范围,频率20～25kHz、声强0.2～0.4W/cm2、脉冲宽度大于10ms、声辐照时间大于3min、间歇比3～5.实验优选出的参数为现场应用提供了依据,并在现场取得了明显的效果.

基于遗传算法的指向性声源自适应有源消声系统优化

详细讨论了自由声场自适应有源噪声控制（ＡＡＮＣ）中，初级源为无限大刚性障板上的圆面活塞辐射器，采用一个和二个点源做次级声源时，使ＡＡＮＣ系统获得最大降噪效果的次级声源和误差传感器（以下统称为执行元件）的布放问题，并利用遗传算法（ＧＡ）确定次级源和远场误差传感器的最优位置。通过理论分析和计算机仿真结果的比较，证明了采用遗传算法可以准确地得到传统的梯度搜索优化算法难以得到的位置优化解。

混响时间的声场控制及其系统设计

本文论述了利用卷积法进行厅堂声场控制的原理，提出了声场控制系统的设计方法，并使用高速数字信号处理开发板构成实时卷积声场控制系统。文中进行了三种实验，结果表明卷积法具有控制范围宽，可使中频混响时间增长３倍以上。

卷积法声场控制系统及其设计

论述了利用卷积法进行厅堂声场控制的原理，提出了声场控制系统的设计方法，并使用高速数字信号处理开发板构成实时卷积声场控制系统，实验表明它可使中频混响时间增长3倍以上，效果良好．

螺桨飞机舱内噪声地面模拟及其主动控制

本文介绍螺桨飞机舱内噪声的地面模拟方法和主动控制实验。在一架运七试验机上 ,激振器和扬声器分别被用来模拟由螺桨旋转在舱内引起的结构和气动噪声。一个多通道自适应控制系统被应用于该模拟声场的主动控制实验 ,并在控制区域取得了满意的降噪效果。

运七飞机舱内噪声主动控制实验研究

进行了主动噪声控制技术在运七飞机上的应用研究。在大量前期实验和算法分析的基础上，以实验方法进行了源声场及次级声场性能的分析；系统稳定性分析；分析了频率漂移对系统的影响，及收敛因子与系统的优化。最后进行了飞行状态下的噪声控制实验。结果表明本方法是可行的。

噪声智能控制系统模态控制器的设计方法

提出了机、电、声三相耦合的噪声智能控制系统的模态控制方法 ,给出了模态控制器的设计方案。对于给定的阻尼率 ,应用本文提出的方法可以方便地设计出符合要求的反馈控制增益矩阵。

基于声场复现的有源噪声控制支撑技术

有源噪声控制是一种有广泛用途的低频噪声控制技术,目前已在部分场合取得商业化应用,然而该技术的大规模应用仍然面临诸多困难,声场复现技术为解决其中的关键问题提供了有效手段。该文论述了声场复现的两种实现方式(声场重构和声场再现)的基本原理、国内外现状及其在有源控制技术开发中的应用,尤其是基于声压匹配法的初级声场重构、基于球阵的声场再现以及电声器件布放优化设计。

临街高大厂房噪声引起的街道声场的仿真模型

为控制临街高大厂房内空气噪声通过围护结构向相邻街道的透射传播,需在建筑设计阶段预测该噪声引起的街道声场,以确定隔声降噪措施.文中根据相关声场的特点,综合运用经典室内声场理论、虚声源法与声学辐射度方法,给出了一个仿真模型来计算厂房内噪声对街道声场的贡献,模型核心在于将声场界面进行离散化求解,并对声能透射与反射的指向性进行合理简化,使其可有效处理复杂的声场空间几何形状及声学特性的不均匀分布.