Page 107 - 《应用声学》2021年第6期

第 40 卷 第 6 期 王冉等： 基于脉冲声分离的刚性球散射声控制 903

0.03 利用前馈、固定系数控制方式对分离出的散射声进
ᤰ᥋2௄ုηՂ
0.02 ᤰ᥋2଍҄नթҒ 行有源控制，抑制散射声，使散射体在观测点处 “声
ᤰ᥋2଍҄नթՑ
0.01
学不可见”。以刚性球为研究对象，对其散射声进行
0 分离和降噪，并在全消声室中进行测试以验证本文
ࣨए/V -0.01 所提分离方法和有源控制系统的有效性。实验结果
-0.02
-0.03 表明，700 ∼ 1000 Hz 范围内，尽管散射声出现的位
-0.04
置和幅度均不同，但有源控制开启后，双通道散射声
-0.05
的平均降噪量均大于 5 dB，多通道散射声的平均降
-0.06
6500 6550 6600 6650 噪量大于 8 dB，且误差传声器处采集的残余声场信
᧔ನག
号与无刚性球时采集的初级声场信号基本一致，实
(a) 800 Hzឨࣀ 2᧔ᬷ௑۫ηՂฉॎ
现了刚性球在误差传声器处 “声学不可见”。同时，
0.03 ᤰ᥋2௄ုηՂ 由于本文采用前馈控制方式，因此在工程应用中可
0.02 ᤰ᥋2଍҄नթҒ
ᤰ᥋2଍҄नթՑ 通过不断变换参考传声器的位置以获取不同测试
0.01
0 频率条件下更好的散射声降噪效果。
ࣨए/V -0.01 本文采用的基于脉冲声分离散射声的方法需
-0.02
-0.03 要移走散射体对声场进行测量，当散射体不易移动
-0.04 时，可通过设置触发并进行时域滤波的方式获取散
-0.05 射声。但是，当误差传声器固定位置不理想或实验
-0.06
环境复杂时会导致散射声获取不准确、参考信号与
24150 24200 24250 24300
᧔ನག 误差信号之间相关性降低，进而影响散射声的控制
(b) 1000 Hzឨࣀ 2᧔ᬷ௑۫ηՂฉॎ 效果。此外，连续声入射以及非刚性散射体的散射
图 7 800 Hz 及 1000 Hz 有源控制开启前后误差传 声分离、控制问题还需进一步研究。
声器采集信号的时域波形
Fig. 7 The time-domain waveform of the error
参 考 文 献
signal before and after the active control at 800
Hz and 1000 Hz
[1] Bao X Q, Varadan V K, Varadan V V, et al. Model of a
表 3 多通道散射声有源控制降噪量结果 bilaminar actuator for active acoustic control systems[J].
Table 3 Reduction of scattered sound field The Journal of the Acoustical Society of America, 1990,
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900 Hz −11.61 −8.31 −6.68 −8.87 [4] Friot E, Gintz A. Estimation and global control of noise
1000 Hz −9.53 −9.88 −11.56 −10.32 reflections[C]. INTER-NOISE and NOISE-CON Congress
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[5] Han N, Feng S, Qiu X. Active control of one-dimension
3 结论
impulsive reflection based on a prediction method[J]. The
Journal of the Acoustical Society of America, 2010, 127(3):
脉冲声是一种典型的探测信号，在船舶或舰体 1193–1196.
的声呐系统中具有重要应用。本文提出了一种基于 [6] Han N, Qiu X, Feng S. Active control of three-dimension
脉冲声的三维空间中散射声分离方法，该方法通过 impulsive scattered radiation based on a prediction
method[J]. Mechanical Systems and Signal Processing,
对比有无散射体时传声器采集脉冲信号的差值确 2012, 30: 267–273.
定散射声的大小，实现散射声与声源直达声的分离。 [7] 陈克安. 有源噪声控制 [M]. 北京: 国防工业出版社, 2003.