自由場(chǎng)條件下測(cè)量聲學(xué)材料斜入射復(fù)反射系數(shù)的Fourier變換法研究.pdf

1、測(cè)量聲學(xué)是聲學(xué)學(xué)科的重要分支，它所采用的技術(shù)手段和方法來(lái)源于數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)控制理論和信號(hào)處理技術(shù)，并與應(yīng)用聲學(xué)融合在一起直接為工程應(yīng)用和社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐服務(wù)。測(cè)量斜入射情況下的復(fù)反射系數(shù)試驗(yàn)，在計(jì)算機(jī)技術(shù)沒有充分發(fā)展以前，主要是通過(guò)測(cè)量裝置或系統(tǒng)不間斷地適時(shí)調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因而測(cè)量精度及效率受到很大影響。在上個(gè)世紀(jì)八十年代，G．V．Frisk等人在研究海底聲散射問(wèn)題時(shí)，提出了空間Fourier變換法測(cè)量海底復(fù)反射系數(shù)的想法，之后跟Wil

2、liams等人的近場(chǎng)聲全息技術(shù)和Weinreich等人的輻射聲場(chǎng)近場(chǎng)測(cè)試技術(shù)和結(jié)合形成了演化后的Fourier變換法測(cè)量斜入射復(fù)反射系數(shù)的概念。 本論文的研究工作提出了比較完整的Fourier變換法測(cè)量理論和試驗(yàn)方法。它通過(guò)測(cè)量靠近聲學(xué)試樣表面兩個(gè)平行平面上的復(fù)聲壓分布，并通過(guò)二維的Fourier變換將每一測(cè)量平面上的復(fù)聲壓分布轉(zhuǎn)換成波數(shù)域上的平面波波元。根據(jù)平面波在自由場(chǎng)中的傳輸理論，可用數(shù)學(xué)方法將聲學(xué)試樣表面的入射平面聲波和

3、反射平面聲波分離開來(lái)。這樣就可以計(jì)算出任意入射角度下的復(fù)反射系數(shù)。 本文通過(guò)嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，得到了單極子聲源和偶極子聲源在自由場(chǎng)空間的解析表達(dá)式后，用數(shù)值模擬的方法考察了本方法針對(duì)有限測(cè)試面積Delany—Bazley型試樣的測(cè)量誤差。它表明該測(cè)試方法是非常有效的，并且使用有指向特性的偶極子聲源可以極大地降低測(cè)量誤差。 論文還詳細(xì)介紹了在半消聲室內(nèi)使用本方法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和小尺度試樣聲管校核試驗(yàn)的情況。無(wú)論是離心玻璃棉板本身

4、，還是由其和空腔復(fù)合而成的結(jié)構(gòu)，使用本方法都怪得了比較一致的結(jié)果。該試驗(yàn)不僅得到了0°～90°入射角范圍內(nèi)的復(fù)反射系數(shù)，還顯示出存在某一入射角度時(shí)的全透射現(xiàn)象，這與經(jīng)典的聲學(xué)理論相吻合。 通過(guò)系統(tǒng)的誤差分析，本論文的研究結(jié)果表明：該方法存在的測(cè)量低頻下限是由于被測(cè)試樣的尺度限制引起的；同時(shí)揚(yáng)聲器在高頻時(shí)的不對(duì)稱性和指向性旁瓣也決定了使用本測(cè)量方法的高頻上限。誤差分析也給出了其它測(cè)量參數(shù)的設(shè)置對(duì)測(cè)量精度的影響，其定量關(guān)系和定性的結(jié)