自由場條件下測量聲學材料斜入射復反射系數的Fourier變換法研究.pdf

1、測量聲學是聲學學科的重要分支，它所采用的技術手段和方法來源于數學、統(tǒng)計學、計算機控制理論和信號處理技術，并與應用聲學融合在一起直接為工程應用和社會生產實踐服務。測量斜入射情況下的復反射系數試驗，在計算機技術沒有充分發(fā)展以前，主要是通過測量裝置或系統(tǒng)不間斷地適時調整來實現的，因而測量精度及效率受到很大影響。在上個世紀八十年代，G．V．Frisk等人在研究海底聲散射問題時，提出了空間Fourier變換法測量海底復反射系數的想法，之后跟Wil

2、liams等人的近場聲全息技術和Weinreich等人的輻射聲場近場測試技術和結合形成了演化后的Fourier變換法測量斜入射復反射系數的概念。 本論文的研究工作提出了比較完整的Fourier變換法測量理論和試驗方法。它通過測量靠近聲學試樣表面兩個平行平面上的復聲壓分布，并通過二維的Fourier變換將每一測量平面上的復聲壓分布轉換成波數域上的平面波波元。根據平面波在自由場中的傳輸理論，可用數學方法將聲學試樣表面的入射平面聲波和

3、反射平面聲波分離開來。這樣就可以計算出任意入射角度下的復反射系數。 本文通過嚴格的數學推導，得到了單極子聲源和偶極子聲源在自由場空間的解析表達式后，用數值模擬的方法考察了本方法針對有限測試面積Delany—Bazley型試樣的測量誤差。它表明該測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量誤差。 論文還詳細介紹了在半消聲室內使用本方法的實驗驗證和小尺度試樣聲管校核試驗的情況。無論是離心玻璃棉板本身

4、，還是由其和空腔復合而成的結構，使用本方法都怪得了比較一致的結果。該試驗不僅得到了0°～90°入射角范圍內的復反射系數，還顯示出存在某一入射角度時的全透射現象，這與經典的聲學理論相吻合。 通過系統(tǒng)的誤差分析，本論文的研究結果表明：該方法存在的測量低頻下限是由于被測試樣的尺度限制引起的；同時揚聲器在高頻時的不對稱性和指向性旁瓣也決定了使用本測量方法的高頻上限。誤差分析也給出了其它測量參數的設置對測量精度的影響，其定量關系和定性的結