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第 37 卷 第 5 期 王淑萍等： 用于开口声辐射控制的虚拟声屏障实现方法及机理研究 779

为验证双层边界虚拟声屏障的效果，在消声室 4 结论
中进行了实验，实验照片见图 12(a)。实验中开口腔
体尺寸为0.432 m×0.670 m × 0.598 m，32个次级源 本文对封闭空间内声源通过开口声辐射的有
分 2 层分别位于 z = 0.448 m 和 z = 0.548 m 平面 源控制研究进展进行了回顾和综述。以保证降噪量
的边界附近，32 个误差点均布开口面，初级源位于 的同时不影响人员物料进出和自然通风采光为目
腔内 (0.1, 0.1, 0.1) m 处，发出单频信号作为初级噪 的，依次概述了平面型虚拟声屏障、单层边界虚拟
声，10 个传声器按照 ISO 3744 标准布放在以开口 声屏障和双层边界虚拟声屏障的相关进展。平面型
中心为球心、半径 1.5 m 的半球上用于测量系统的 虚拟声屏障以惠更斯原理为理论依据，只要次级源
辐射声功率 [36] 。实验采用内部合成参考信号的谐 数量足够多，就可实现对开口声辐射的有效全局控
波算法 [38] 。实测降噪前后辐射声功率级见图12(b)， 制。为减小对开口功能的影响，将次级源全部布放
图中还包括了单层边界和均布次级源的结果以方 在开口边界附近可构成单层边界虚拟声屏障，但其
便对比。由图12(b)可见，双层边界次级源的降噪量 只能有效控制低频辐射噪声。相同次级源数量的双
明显高于单层边界次级源，均布次级源存在一些无 层边界虚拟声屏障和单层边界虚拟声屏障相比可
法很好降噪的频率，相比之下双层边界次级源的降 显著提高降噪量，原因是位于另一高度的次级源弥
噪量更加均匀。 补了同一高度次级源无法有效激发某些模态的缺
点，同时双层边界虚拟声屏障的降噪频率上限也明
3 讨论 显提高。该双层边界虚拟声屏障离实际应用还有距

离，未来的研究内容包括误差策略的选取和优化、参
仿真和实验都证明，双层边界虚拟声屏障的降
考信号的获取以及实际隔声罩开口声辐射的有源
噪量和单层边界虚拟声屏障相比有明显提升，且可
控制等。
全频带降噪，不存在平面型虚拟声屏障无法降低某
些频率声辐射的缺点，但该边界虚拟声屏障离实际
应用还有距离，待解决的问题包括：
参 考 文 献
(1) 误差点的选择
目前实验中误差点均匀布放在整个开口，仍然
[1] Zhang J, Jiang W, Li N. Theoretical and experimental
对开口的功能有影响，需探究其他可能的误差策略， investigations on coherence of traffic noise transmission
如将误差点移到开口边界附近，采用其他的代价函 through an open window into a rectangular room in high-
数等，真正留出开口，完全不影响人员物料的进出和 rise buildings[J]. J. Acoust. Soc. Am., 2002, 112(4):
1482–1495.
室内的自然通风采光。
[2] Qiu X, Li N, Chen G. Feasibility study of developing prac-
(2) 参考信号的选择 tical virtual sound barrier system[C]. Proceedings of 12th
目前实验中将初级源的激励信号同时作为参 International Congress on Sound and Vibration, Lisbon,
考信号，得到的是理论上的最佳降噪效果，实际系统 Portugal, 2005.
[3] 邹海山, 邱小军, 牛锋, 等. 虚拟声屏障的数值及实验分析 [J].
中难以这样操作。若实际噪声源产生的是单频或多 声学学报, 2007, 32(1): 26–33.
频噪声，则可内部合成相同频率的正弦信号作为参 Zou Haishan, Qiu Xiaojun, Niu Feng, et al. A numerical
考信号，但如果噪声源产生的是随机噪声，参考传声 and experimental study on virtual sound barrier[J]. Acta
Acustica, 2007, 32(1): 26–33.
器的位置较难选取且对降噪效果有很大影响，需要 [4] 邹海山, 邱小军. 虚拟声屏障代价函数的比较 [J]. 声学技术,
进一步研究。 2008, 27(6): 789–795.
(3) 实际隔声罩开口声辐射的控制 Zou Haishan, Qiu Xiaojun. A comparison of cost func-
tions for the virtual sound barrier system[J]. Technical
本文研究中开口腔体的尺寸在 1 m 左右，模态
Acoustics, 2008, 27(6): 789–795.
密度较低，因此可采用模态叠加法描述声场和分析 [5] 王素文, 张松光, 王淑萍, 等. 虚拟声屏障在变压器低频降噪
虚拟声屏障的降噪性能，而在实际应用中一些隔声 中的实验研究 [J]. 应用声学, 2015, 34(6): 487–494.
罩较大，难以用少量模态的叠加描述其声学响应，本 Wang Suwen, Zhang Songguang, Wang Shuping, et al.
Experimental study of applying a virtual sound barrier
文中的结论是否适用于实际隔声罩有待验证，且实
to reduce low-frequency noise of transformers[J]. J. Appl.
际隔声罩开口声辐射的控制也更具有实际意义。 Acoust., 2015, 34(6): 487–494.