基于K-空间积分格林函数的近场声全息技术
发布时间：2023-03-13 02:29:21 来源：文档文库
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第28卷第5期（上）2012年5月赤峰学院学报（自然科学版）JournalofChifengUniversity（NaturalScienceEdition）Vol.28No.5May2012基于K-空间积分格林函数的近场声全息技术邵光辉1，牛悦娇2，马佳男3（1.中船重工第715研究所第十研究室，浙江杭州310012；2.河北联合大学，河北唐山063009；3.哈尔滨工程大学，黑龙江哈尔滨150001）摘要：目前基于Neumann边界条件空间声场变换技术格林函数的主要有限离散化算法是k-空间抽样格林函数法.然而，该条件下的k-空间积分格林函数法却很少应用在相关的课题研究中.所以对于该算法的重构特性以及这两种算法在空间声场变换中的优劣是人们一直普遍关注的问题.本文通过计算修正了该算法在Neumann边界条件下的计算参数，并通过数值仿真分析了k-空间积分格林函数的相关特性，最后通过仿真计算给出了这两种方法在不同重构参数下的误差分析.这些分析结果可为进一步的工程实践提供参考.关键词：空间声场变换；平面近场声全息；格林函数；法向质点振速中图分类号：O438.1文献标识码：A文章编号：1673-260X（2012）05-0008-04軋为封闭曲面的外法线方向，n其中，覬0为Helmholtz方程的解析解.ejkr/r为所选的辅助函数，其中，r表示场点o到封闭曲面s的距离，此函数除在r=0点有奇点外，其它地方皆满足假设条件和波动方程.由式（3）可见，Helmholtz公式用覬和鄣覬/鄣n边界值的面积分来确定声场中任意一点的速度势函数值，因此当已知边界质点振速的分布和声压的分布值时，就可以用Helmholtz积分求出场中任意点的速度势函数值.格林函数表示一定边界条件下点源的场，与边界条件一一对应.单频声场中的格林函数满足下面的方程[6]：軆,r軆'=-δ(r軆-軆r(塄2+k2g(r（4）近年来，近场声全息技术得到了广泛的应用和发展，其[1]~[3]中以基于空间声场变换（STSF）、边界元（BEM）和最小二乘法这三种算法最为主流.目前这三种方法以基于空间Fourier变换和逆变换方法的NAH技术最为成熟，工程实现最容易，应用最广泛；BEM法和HELS方法虽然能适应各种形状的声源，却都有其自身缺陷，且工程实现存在不同程度困难.随着矢量水听器的发展，可以通过测量质点振速来对声场进行重建和预测，但现有的重建算法大部分都采用了K-空间抽样格林函数法对声场进行重建的，但是由于Neumann边界条件下k-空间振速-声压格林函数在辐射圆周上存在奇异性，这种奇异性会使得格林函数的幅值在[4]辐射圆周上具有很大的跃变，从而影响重构精度.本文将给出基于Neumann边界条件下的另一种格林函数重建算法--K-空间积分格林函数法，对声场进行重建，通过仿真计算验证这种格林函数离散方法的正确性和可行性，并用这种方法与K-空间抽样格林函数法进行比较，并给出相应的结论.1Neumann边界条件下的格林函数理想流体介质中小振幅声波传播的波动方程：[5]軆軆r'代表声源的位置，r代表场点的位置，其中，δ函数表示点源，时间因子取e-jω 