小开口声传输有源控制的次级源和误差传感策略研究

为建筑物提供自然通风和采光功能设置的开口有时成为整个结构隔声的薄弱部分.开口的有源控制一般用于低频降噪,针对4000Hz以下频段噪声,研究无限大障板上小开口有源控制及其次级源和误差传感策略.基于模态展开法建立了无限大障板上矩形开口声传输的数值模型,通过仿真比较不同初级声场条件下,不同次级源和误差传感策略对有源控制系统性能的影响.结果表明,有源控制系统的控制频率上限由开口模态对应的特征频率决定,使用合理的次级源和误差传感策略可提升有源控制的频率上限.对于厚度为31.8 cm的墙上边长为6 cm的方形开口,实验结果表明单通道控制系统和4通道控制系统分别在2750 Hz和3900 Hz以下获得10 dB以上降噪量.这一系统可应用于同时有通风和降噪要求的场合.     

有源结构声辐射控制分布次级力源模型

在结构声辐射的主动控制中，以矩形板结构压电陶瓷为次级分布力源，首次建立具有最佳抑制声辐射效率的分布压电振动力学模型，在此模型基础上实验分析了简支状态下的模态效应，这为ＴＭＳ３２０Ｃ３０信号处理系统的有源结构声辐射控制试验系统解决了重要理论问题，该系统较之以点力为次级力源系统前进了一大步，并具有通用性。     

多参考通道自适应有源结构声辐射控制系统参考信息的拾取研究

理论研究了多参考通道自适应有源结构声辐射控制系统参考信息的拾取问题，利用二维空间采样定理，对简支条件下矩形板的受激振动信号的采样点的个九和布放作了研究，出了恢复矩形板的振动信号的解析形式，并作了数值计算的误差分析，得到的结果具有普通性，对结构振动的近场声辐射的预测及进行有源噪声低消的研究和应用具有重要的意义。     

多参考通道自适应有源结构声辐射控制系统参考信息的拾取研究

理论研究了多参考通道自适应有源结构声辐射控制系统参考信息的拾取问题,利用二维空间采样定理,对简支条件下矩形板的受激振动信号的采样点的个数和布放作了研究,给出了恢复矩形板的振动信号的解析形式,并作了数值计算和误差分析,得到的结果具有普遍性,对结构振动的近场声辐射的预测及进行有源噪声抵消的研究和应用具有重要的意义     

基于声压测量的结构模态参数识别研究

为克服接触式测量传感器附加质量的影响,本文采用非接触式声压测量获取结构近场的辐射声压信号,提出Hilbert-Huang变换二次滤波时频分析方法对非平稳的近场声压辐射信号进行分析,实现了在强噪声环境中对桥梁结构模态参数的识别。在实验室对一跨径为11.2m的H型简支钢梁开展试验,结果表明：该方法能准确识别钢梁的前3阶固有频率,平均误差在0.5%以内,并成功获取结构的模态振型。该方法为桥梁结构模态参数获取和结构健康监测提供新的手段。     

深水中复合材料椭圆柱壳声辐射的数值分析

用有限元／边界元法分析深水中复合材料椭圆柱壳的声辐射．首先利用有限元分析壳体的受迫振动,然后提取壳体表面（耦合面）数据,作为声场分析的边界条件,并计及流-固耦合作用,从而可用边界元计算壳体的辐射功率以及壳体表面、近场和远场声压,结果表明系统的耦合振动模态对于其辐射声场具有重要影响．     

基于远场方法的结构声辐射模态研究

以平板为例，采用瑞利积分构造辐射算子，研究了通过远场方法获得的声辐射模态及其物理意义，给出声辐射模态的辐射效率，并进一步讨论了其与近场方法的声辐射模态之间的关系，明确了声辐射模态为辐射体的固有性质，可通过不同方法获得．在此基础上，运用远场方法的声辐射模态进行声功率的计算，对声功率表达式进行了截断并作进一步改进，这样仅用特征频率的前L阶声辐射模态就能计算不同频率的总声功率，使得计算和控制声功率得以简化．     

有源声屏障降噪中的几个基本问题

有源声屏障尚处于初始阶段，许多基本问题尚未得到解决，本用数值模拟的手段分析了有源声屏障的有源控制效果与次级声源的个数，观测点的位置以及噪声频率等因素的关系；所得结构对工程实现有源声屏障降噪具有指导意义。     

线分布激励下功能梯度材料矩形板声辐射研究

根据Rayleigh公式,建立了预测功能梯度矩形板在无限障板中的声辐射模型并进行了理论研究.求解时,根据功能梯度复合材料矩形板的基本动力方程,首先利用模态叠加法求出线分布激励载荷作用下功能梯度板横向振动位移,然后对振动位移进行傅里叶变换,根据Rayleigh公式求解,最终得到远场声压近似解析解.通过数值仿真计算了不同阻尼、板厚、板宽和梯度指数下功能梯度板的辐射声压.对近场声辐射亦进行了数值积分分析.     

弹性长方体封闭结构腔声辐射建模与分析

基于Dowell的结构-声耦合理论、瑞利积分和声波透射理论,由各阶声压模态对应的声压振幅响应和各阶板模态对应的速度振幅响应公式推导出了由6块四边简支弹性板构成的封闭矩形腔外的辐射和透射声场解析解.在此基础上论述了声场的物理特性,并指出腔体外的声场主要为辐射声场.为进一步验证结果的正确性,运用有限元法计算腔体内的声模态和弹性板的振动模态及其耦合系数,结合边界元法计算出腔体外的声压响应,并将此数值仿真结果与解析结果进行比较,验证了理论推导的正确性.     

空间有源消声中的次级源阵列的研究

采用次级源阵列实现空间有源消声，次级源阵列由单极子源组成，理论分析了要达到消声目的阵列中每个次级源的辐射强度所比须满足的条件，并分析了陈列中次级源单元之间的距离，噪声源与阵列之间的距离以及阵列中次级８源的数目对消声效果的影响。     

独立式开口边框有源降噪系统设计

合理使用有源噪声控制技术，有望兼顾建筑开口的自然通风和低频降噪.针对面积较大的开口，实施多通道有源噪声控制时，全耦合式系统的复杂度和成本随通道数目的增多而急剧增加.研究布放在开口边框的四通道有源噪声控制系统的降噪和收敛性能，首先对次级源和误差传声器位置进行优化，再通过基于特征值修正的方法改善独立式系统收敛性，最后实验验证所设计系统的性能.针对尺寸为0.5 m×0.5 m的开口，可以使用四通道的独立式边框控制系统在频率550 Hz以下实现有效降噪.     

管道噪声有源控制系统的次级声源和误差传感器位置优化

基于直流电机运行噪声的特点,对于管道有源噪声控制系统的次级声源和误差传感器位置选择,提出了两种优化策略并给出了物理系统的优化设计结果,通过实验验证了两种优化策略的可行性。在优化后的管道实验平台中使用不同有源噪声控制算法进行管道噪声控制实验,噪声源分别为160~550 Hz的单频率正弦周期信号和基波100 Hz,1—5次谐波的多频率正弦周期信号时,两种优化策略最大的降噪量分别达36.2 dB和26.4 dB,降噪效果显著,表明有源控制系统可以有效降低电机运行噪声。     

基于逆边界元法的内燃机噪声源识别方法

对内燃机复杂噪声源进行识别和排序是内燃机噪声控制的关键．基于逆边界元法（IBEM）的噪声源识别技术,利用边界元法建立了声场与结构表面振动速度之间的声学传递向量（ATV）．将常规的声压测量作为输入数据,在逆向数值计算方法的基础上能够精确地重构出结构表面法向振动速度,进而获得源面详细的振声特征信息．针对某轿车柴油机,测试了额定工况下近场144个场点声压,应用该方法在发火频率点处,重构出了柴油机表面法向振动速度分布．通过对比预测和实测声场点声压,验证了该方法的有效性．在噪声面板贡献量分析的基础上,对该柴油机各功能部件的噪声贡献量进行了排序,并得知额定工况下该柴油机的机体裙部是主要的噪声辐射部位．应用实例说明了该方法对复杂噪声源识别易于实施。具有更广的工程适应性．     

一种基于TMS320VC5416 DSK的有源噪声控制系统设计与实现

设计并实现了一种单通道有源前馈噪声控制系统.在TMS320VC5416 DSK、音频子板和扬声器等组成的硬件平台上,采用LMS算法实现次级通路辨识,采用Filtered-X LMS算法实现空间有源噪声控制.文中阐述了次级通路辨识和噪声控制的结构模型、原理与算法流程,介绍了硬件系统平台和软件设计,并给出了实验结果.     

气流管道有源消声器声学性能分析

结合噪声源和管道末端的阻抗特性，以及管道中的声传播特性，使用电声类比和传递矩阵技术，建立了气流管道有源消声器声学性能分析的理论模型。文中对管道有源消声器的传递损失和插入损失进行了计算，结果表明，有源消声器的实际消声性能与管内气流马赫数、检测传声器相对于次级声源的位置、控制系统的频响，以及噪声源和管道末端的阻抗特性密切相关。     

弯曲振动超声换能器的振动特性及辐射声场研究

对弯曲振动气介式超声换能器的振动特性及辐射声场进行了研究.该换能器由中心激励的弯曲振动圆盘及纵向振动夹心式压电陶瓷换能器组成.对圆板的轴对称弯曲振动进行了分析,得出了边界简支薄圆板的共振频率方程,推出了夹心式换能器与弯曲圆盘复合振子的机电等效电路及总体频率方程,并求出了其辐射远场声压分布指向性的解析表达式及换能器辐射近场的三维声压分布.结果表明,弯曲圆盘换能器的近场声压分布同样具有指向性,且主要分布在与换能器横向尺寸相同的空间内.对于弯曲振动圆板不同振动模式,等效电路参数及声场分布和指向性不同.     

环状活塞换能器辐射声场研究

研究了环状活塞声源辐射声场的特性.利用瑞利积分,计算出了环状活塞声源辐射声场的远场声压分布,画出了声压分布图,并分析了辐射声场的指向特性.结果表明,环带较窄时,旁瓣较大,主瓣较窄;环带较宽时,旁瓣较小,主瓣较宽.讨论了近场情况下轴上的声压分布,为进一步研究同心圆环聚焦阵提供了理论依据.根据惠更斯原理,推出了由m个同心圆环构成的相控阵的三维声压分布,并利用计算机做出了模拟图.     

空间有源声吸收的理论研究

理论研究了空间有源声吸收问题．从声场和能量的角度出发，通过理论分析，本文给出了空间声场中单极子、偶极子和四极子所能达到的最大消声量及为此而须满足的条件，并且分析了其吸声性能，指出了各自的空间吸声方位角．通过分析高阶次级源结构，概括了一维多极子源的吸声条件和吸声性能。由于一维多极子源结构存在空间吸声方位角，本文发展了多维次级源结构，可对空间内任何方向入射来的声波进行声吸收。分析中没有涉及初级声源，因此所得结果具有普遍性。     

利用声场重构预估声源辐射声功率

针对中低频声辐射,提出了基于声辐射模态、利用声场重构进行声功率预估的方法.通过声场重构获得声源辐射的整个声压场,基于远场径向积分来计算声功率,推导出了辐射声功率计算公式.以平板声源为例进行仿真验证,讨论影响预估精度的一些因素,分析声场重构法预估声功率的稳定性,并与工程测量法进行对比分析.结果表明,由于声场重构法基于近场测量,能够获得远场足够多的信息,在测点不多的情况下可以达到更高的预估精度,并且具有很好的稳定性.