Page 115 - 《应用声学》2025年第2期

第 44 卷 第 2 期 韩璐等： 能量对比度控制方法在防激光窃听中的应用 375

量对比度相比于无控制的情况，都有较大提升。这
是由于低频时声波长较长，各声压控制点间的声场
变化较小，因此相较于高频更加易于控制，从而能够
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取得较高的对比度。
ҫᤴएᝠ4
70
͜ܦ٨1 ҫᤴएᝠ1
60 ҫᤴएᝠ3
଍҄ ͜ܦ٨3
50 ௄଍҄
ҫᤴएᝠ2
40
ᑟ᧚උ/dB 30 ͜ܦ٨2
20
10
0 图 3 实验场景图
-10
Fig. 3 The experimental scene
-20
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
ᮠဋ/Hz 在选择振动控制点时，根据应用场景，激光可
(a) ᨸ౜ 能照射在窗户的任意位置，即结构表面整个区域的
40
振动都需要考虑，因此选择的振动控制点应均匀地
30
଍҄ 分布在平板表面，如仿真中的设置。但控制点均匀
20
௄଍҄
ᑟ᧚ࠫඋए/dB 10 0 分布在平板表面，个数较多，在实验和应用中需要大
量的测量。所以在实验中控制点有限的情况下，选
-10
-20 择了平板上不规则分布且分散的位置作为振动测
量点，使得各测量点间具有差异性。另外，由于平板
-30
-40 上的振动是连续的，因此不仅在控制点处，对于控
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
ᮠဋ/Hz 制点附近的振动也有一定的控制效果。声压控制点
(b) ဝၕ౜
的选择同理，由于空间中的声场声压是连续的，算
图 2 两种平板的能量对比度曲线 法对控制点附近的声场也会有一定的控制效果。因
Fig. 2 The energy contrasts of the two panels 此，对声压控制点的个数没有严格的要求，在实际应
用中可以根据需要控制的区域进行设置。如根据房
3 实验验证
间中用户所在的位置，选择在人头处。
采用一个矩形铝板对所提方法进行验证，平板 首先采用 10 s 长度的 100 ∼ 4000 Hz 的线性
尺寸和作动器阵列位置与仿真中相同。实验在全消 扫频信号，测量各作动器到振动和声压控制点的
声室中进行，平板及振动和声场控制点位置如图 3 传递函数，计算每间隔 1 Hz 的频率点上的权向量，
所示。采用4 个传声器测量平板辐射的声场，以及 4 然后对各作动器在频域的权值做逆 Fourier 变换得
个加速度计测量平板不同位置的振动。平板上一点 到时域滤波器。考虑到白噪声信号包含全频段，
振动的加速度为振速对时间的导数，等于振速乘以 能够对不同的语声信号起到覆盖的作用，因此以
jω，因为本方法关注使用算法控制与无控制情况下， 100 ∼ 4000 Hz 的带通滤波器滤波后的白噪声信号
平均振动动能与平均辐射声能对比度的差值，所以 为输入信号，用上述时域滤波器对输入信号进行滤
用加速度代替式 (13) 中的速度进行权向量和能量 波，验证控制效果。算法控制后的能量比与各作动
对比度的计算，对两种情况的差值没有影响。实验 器输入相同信号的无控制情况的能量比如图 4(a)
中为了考虑非振动控制点的振动情况，取其中两个 所示，图 4(b) 给出了两种情况下能量比的差值，即
加速度计 (图 3 中 2 号和 4 号) 测量的结果，利用 1.2 平均振动动能相同的条件下，控制后的辐射声能量
节中提出的算法计算作动器的权向量。再使用优化 降低的大小。
后的权向量对输入信号滤波，控制平板的激励信号。 从图 4 中可以看出，提出的算法实现了辐射声
再用全部的 4 个加速度计测得的振动加速度计算平 能量的降低，大部分频率点上降低 5 dB 以上。相比
均动能，得到平均动能与声能的比值，声能由布置的 于仿真，低频情况下，实验的结果没有在算法控制后
4个传声器接收信号计算得到。 取得较大的能量对比度。低频时各声压控制点间的