具有涡旋声束超辐射低频增强功能的声场构建系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种具有涡旋声束超辐射低频增强功能的声场构建系统及方法，属于声场构建技术领域。声场构建系统包括依次连接的传声器矩阵、传声器前置放大器、声卡、功率放大器和扬声器矩阵，以及与声卡连接的计算机。该系统还包括由电机、传声器圆形阵列和叶轮式吸声体组成的涡旋声束超辐射放大系统。通过传声器矩阵采集环境声场的声压频谱，作为声场构建目标，并通过扬声器矩阵发声以复现目标声场；同时监测扬声器构建声场，通过调整扬声器输入信号减小其与目标声场的1/3倍频程谱误差。本发明专利技术可通过最小二乘均衡反馈法来构建涡旋声束实现超辐射低频放大功能，不需使用扬声器圆形阵列和低音炮，减小了扬声器阵列的尺寸，同时降低了扬声器成本。了扬声器成本。了扬声器成本。

【技术实现步骤摘要】
具有涡旋声束超辐射低频增强功能的声场构建系统及方法


[0001]本专利技术属于声场构建
，涉及一种具有涡旋声束超辐射低频增强功能的声场构建系统及方法。

技术介绍

[0002]飞机的隔声性能直接影响着乘员的乘坐舒适性，而过高的飞机舱室噪声甚至会危害乘员的身体健康，因此飞机设计时都会进行飞机的隔声性能测试。一般隔声性能测试通过扬声器阵列模拟出飞机运行的环境噪声，但现有的扬声器阵列构建的声场其低频声功率较弱，导致在环境声场中产生的声压级较低，而想要得到低频功率较高的声场，则需要用到低频扬声器如低音炮，这种扬声器不仅价格昂贵，其尺寸也很大，不利于声场构建系统搭建。如果能应用涡旋声束超辐射原理来提高扬声器阵列的低频声功率，则有望将其应用于对环境声场声压级常达135dB以上的声疲劳试验。
[0003]要使声场构建系统具有超辐射低频放大功能，首先要采用多通道声源系统构建携带OAM的入射涡旋声束，即生成一个具有相位关系为的声场，i为虚数单位，l为涡旋声束拓扑级数，为相位。传统方法为采用由N
s
个等间隔分布声源组成的圆形扬声器阵列本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有涡旋声束超辐射低频增强功能的声场构建系统，其特征在于：该系统包括依次连接的传声器矩阵、传声器前置放大器、声卡、功率放大器和扬声器矩阵，以及与所述声卡连接的计算机；所述传声器矩阵用于采集环境声场的声压频谱作为声场构建目标；所述计算机用于控制所述声卡的输入和输出信号；所述扬声器矩阵用于生成目标声场；该系统还包括涡旋声束超辐射放大系统，所述涡旋声束超辐射放大系统包括电机、传声器圆形阵列和叶轮式吸声体；所述电机用于驱动所述叶轮式吸声体旋转；所述传声器圆形阵列，在进行基于涡旋声束超辐射放大时用于监测涡旋声束的目标声压及相位；所述叶轮式吸声体用于增强所述扬声器矩阵的低频声功率。2.根据权利要求1所述的声场构建系统，其特征在于：所述传声器矩阵为由多个传声器组成的矩形阵列；所述扬声器矩阵为由多个扬声器组成的矩形阵列。3.根据权利要求1所述的声场构建系统，其特征在于：所述声卡为多通道输入输出声卡。4.用于权利要求1～3任一项所述声场构建系统的具有低频声增强功能的声场构建方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1、通过传声器矩阵采集环境声场的声压频谱，作为声场构建目标；S2、由计算机控制声卡向扬声器矩阵输出信号，驱动扬声器矩阵发声形成构建声场；S3、采用最小二乘均衡反馈法反馈控制扬声器矩阵的输入信号，直至构建声场与目标声场的1/3倍频程谱误差小于设定值，此时得到扬声器矩阵的最优输入信号；S4、扬声器矩阵根据步骤S3得到的输入信号发声，通过传声器矩阵监测扬声器矩阵生成的声场的声压级，若在某个1/3倍频程谱的低频中心频率f
m
处的声压级低于目标声场时，则采用最小二乘均衡反馈法生成涡旋声束，利用涡旋声束超辐射放大原理增大扬声器的低频声功率，从而提高声压级；S5、根据所述最优输入信号驱动扬声器矩阵发声并通过步骤S4提高扬声器矩阵的低频声功率以复现目标声场。5.根据权利要求4所述的声场构建方法，其特征在于：步骤S3中，所述最小二乘均衡反馈法具体为：将传声器矩阵采集的目标声场P
t
输入均衡滤波器中，得到声卡的时域和频域输出信号分别为S和s，信号s由声卡的DAC端输出至功率放大器驱动扬声器矩阵生成构建声场P
r
；将构建声场P
r
与目标声场P<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘联鋆，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：