Page 129 - 《应用声学》2020年第1期

第 39 卷 第 1 期 张旭等： 基于 L-曲线参数优化的均匀声场重建算法 125

科技公司的CHZ-215型传声器头和 YG-201型前置
放大器组成的宽带测量传声器。测量结果如图7(b)
所示，与仿真结果 (图 7(a)) 基本一致。在这三种方
法中，未控制的声场整体声压级最小，且均匀度较
差，地面位置2.5 m处甚至出现较明显的谷点。基于
GCV 的正则化参数法均匀度要优于 L-曲线法，该
声压级波动范围为 8 dB。但是因为实际实验中扬
声器功率限定，该平均声压级低于期望声压 85 dB。
L-曲线法的重建声压级整体高于 GCV 法 5 dB，且
图 5 实验装置图
在期望声压级上下波动，波动范围为10 dB。
Fig. 5 Experimental setup diagram
为确保算法的正确性，实验分别采集频率
首先对 L-曲线法及 GCV 法进行均匀声场重建 为 500 Hz、1500 Hz 和 2000 Hz 时的声压数据并与
仿真。如图6所示，该声场左侧声压最大值处为扬声 1000 Hz 进行对比，如图 8 所示。可以看出相同功
器阵列，阵列根据求得的扬声器权重偏转一定角度， 率下，在 0 ∼ 1000 Hz 范围内 L-曲线法整体声压级
在明区范围内进行均匀声场重建。由图 6 的声压级 高于 GCV 法 5 dB 以上，并且高频段 L-曲线法均匀
分布图可以看出，L-曲线法在明区重建区域误差以 度以及重建误差与 GCV 法持平。另一方面 L-曲线
及均匀度略差于 GCV 法。然而，GCV 法的阵列处 法在不同频率下重建声压值皆在 85 ∼ 90 dB 范围
声压级明显高于L-曲线法。该结果说明若在明区达 内，而GCV法波动较大。因此L-曲线法在实际应用
到相同的期望声压级，GCV法中扬声器阵列需要更 中更具有优越性。该实验证明，基于 L-曲线法的最
高的功率，与性能仿真分析结果一致。 小二乘法声场重建算法在功率限定的条件下，阵列
实验时，使用 FPGA 系统产生信号经功率放大 能量效率较高，更符合实际需求，与性能仿真结论
后驱动 16独立通道扬声器阵列，信号测量采用声传 一致。

3.0 120
2.5 100
ᰴए/m 2.0 80 SPL/dB
1.5
60
1.0
40
0.5
20
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
ڡ᭧ͯᎶ/m
(a) L-జጳข
3.0 120
2.5 100
ᰴए/m 2.0 80 SPL/dB
1.5
60
1.0
40
0.5
20
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
ڡ᭧ͯᎶ/m
(b) GCVข

图 6 L-曲线法和 GCV 法均匀声场重建仿真
Fig. 6 Simulation of uniform sound field reconstruction using L-curve method and GCV method