Page 68 - 应用声学2019年第4期

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独立工作的发射性能，依据前面的分析结果，在此考 的误差频率分布曲线，DPL-E代表弹性平行障板应
虑设计一个圆形障板与观察方向平行放置，该障板 用时获取脉动圆管声源声压级的误差频率分布曲
的作用在于“隔离”上半空间的散射体，使散射声场 线。结果表明，在 1 kHz ∼ 20 kHz 频率范围内平行
均来自平行障板的贡献，于是可以通过确定远场区 障板引入的误差不超过 ±0.6 dB。上述结果证明所
间，在远场范围直接测量获得声源独立工作的发射 设计的圆形平行障板在远场区域范围可以给出声
特性。 源独立工作的辐射特性，仿真结果验证了弹性钢板
假定需要分离测量的仍然是ϕ10 mm × 24 mm 与严格刚性约束条件下障板取得了相同的效果，这
的脉动圆管声源，圆形障板采用厚度 8 mm 的 一结论对实际应用具有指导意义。
钢板实现，半径 R = 0.4 m，声源距反射面距离

D = 0.5 m。障板边界条件采用两种处理方法：其

一是在声源一侧的表面上施加法向位移为零的边
界条件，此时障板的厚度已无意义，代表刚性障板，  DPL-E
下文称这种情况为刚性障板；其二是障板边缘处设 ܦԍጟϠࣀ/dB 
钳定边界条件，圆形平面内不施加任何位移边界约 ֓ DPL-R
束，对应实际状况的边缘固定安装的弹性板散射情 ֓
况，下文称这种情况为弹性障板。分析的频率范围 ֓
         
为1 kHz∼ 20 kHz，根据公式(3)计算得r d > 9.5 m， ᮠဋ/kHz
据此建立有限元模型，在 9.5 m 处提取声压值，用 图 5 脉动圆管换能器加设刚性或弹性障板情况的
|p(r)r| 代替等效 1 m 处的声压值，并用声压级表示。 声源级计算误差
图 4 给出有限元仿真分析结果曲线，PL-0 代表脉动 Fig. 5 The calculated error of source level of a
圆管声源独立工作时声压级曲线，PL-R 代表脉动 pulsating tube transducer with a rigid or elastic
baffle
圆管声源加刚性平行障板工作时声压级曲线，PL-E
代表脉动圆管声源加弹性平行障板工作时声压级
3 结论与讨论
曲线。
本文依据刚性圆盘散射理论，通过有限元建模
220
分析了与观察方向平行布设的刚性圆盘对声源辐
200
PL-0 射特性的影响规律，得出“在满足远场条件时，观
PL-R
ܦԍጟ/dB 180 察轴线上声压幅值分布与引入平行障板无关”的
PL-E
结论，并在此基础上提出一种简捷的声源分离与参
160
数获取方法——平行障板方法。通过有限元仿真分
140
析，在1 kHz ∼ 20 kHz频率范围内，平行障板 (半径
120 0.4 m、厚 8 mm 的钢板) 对脉动圆管声源级分离测
         
ᮠဋ/kHz 量引入误差在 ±0.6 dB 以内。展示了平行障板方法
图 4 脉动圆管换能器及加设刚性或弹性障板情况 可有效隔离半空间结构散射体对声源测量的影响，
的声源级曲线 在声源分离测量方面具有应用前景。在此对全文结
Fig. 4 The source level curves of a pulsating tube 果进行如下总结和延伸讨论：
transducer and with a rigid or elastic baffle
(1) 本文是以声源测量为目的而引入平行障板
图 4 中得到的三条曲线几乎重合。为了进一步 隔离半空间有限散射体散射作用，障板对声场的
讨论误差情况，通过与脉动圆管声源独立工作时声 影响是客观存在的，仅是如此处理对观察轴线上远
压级相比较，分别计算了两种障板条件下给出的声 场声压幅值分布影响在误差允许范围内可以忽略
压级的偏差情况，计算结果见图 5，其中 DPL-R 代 不计；
表刚性平行障板应用时获取脉动圆管声源声压级 (2) 本文结论是经有限元仿真计算得出的，分