球面瞬态声辐射的全息重构研究.pdf

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1、第39卷第11期舰船科学技术Vol.39,No.112017年11月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYNov.,2017球面瞬态声辐射的全息重构研究揭伟俊，翁雪涛(海军工程大学，湖北武汉430033)摘要:由于声源体受到冲击而振动的持续时间很短，这种情况下声源体向空间中辐射声波的过程不能看做稳态的过程，不再适用稳态声全息理论。本文采用球面瞬态声全息的模型，对自由空间中受到冲击的球产生声辐射的过程进行数值仿真，仿真中分别采用Tikhonov正则化方法和共轭梯度法处理运算中遇到的矩阵病态和解不稳定的问题，并对仿真结果进行对比分

2、析。结果表明，在一定的容许误差范围内，2种方法都适用。关键词：球面；瞬态声全息；正则化；共轭梯度中图分类号：O328文献标识码：A文章编号：1672–7649(2017)11–0081–04doi：10.3404/j.issn.1672–7649.2017.11.015HolographicreconstructionofsphericaltransientacousticradiationJIEWei-jun,WENGXue-tao(NavalUniversityofEngineering,Wuhan430033China)Abstr

3、act:Sincethedurationtimeofthesoundbodyundershockisveryshort,theprocessofthesoundradiationcan-notberegardedasasteady-stateinthissituation,andthesteadyacousticalholographytheoryisuselessatthistime.Thispa-peradoptedthemodelofsphericaltransientacousticalholography,madenumeri

4、calsimulationofballshockingsoundradi-ationinfreespace.Intheprocessofsimulation,conditionedmatrixandunstablesolutionencounteredincalculationweresolvedbyTikhonovregularizationmethodandconjugategradientmethod.Thesimulationresultsshowedthatthetwometh-odsareapplicableinacerta

5、inrangeofallowableerror.Keywords:sphere；transientacousticalholography；regularization；conjugategradient0引　言Tikhonov正则化方法和共轭梯度法来处理病态矩阵。结果表明，在一定的误差允许范围内，2种方法都能在工程中经常会遇到结构受到冲击产生振动，从得到稳定的解。而产生结构声辐射[1,2]，但是这种声辐射过程不能被看作稳态过程。冲击激励的时间很短，随之产生的振动1解析推导也随着时间慢慢衰减，声辐射也慢慢衰减。同时这种在空间中建立如图1

6、所示球坐标系[4]，声源位于球冲击激励在工程中一般不可预测，因此由冲击激励造坐标系原点，在t=t0时刻受到激励振动发声，在t

7、)=P(r,φ,θ;s)estds，(2)源体并重构时间域声场可行。i2bi1本文对球面瞬态声辐射重构声场的解析解进行推对空间中任一点时刻t的声压p(r,φ,θ;t)按上述方导，并进行数值仿真计算，在计算的过程中分别采用程进行拉普拉斯变换得：收稿日期:2016–09–13；修回日期:2016–09–27基金项目:国家自然科学基金资助项目(51179197)作者简介:揭伟俊(1985–)，男，硕士研究生，研究方向为军事装备学。·82·舰船科学技术第39卷w1P(r,φ,θ;s)=p(r,φ,θ;t)estdt，式中：Gp(rs,φs

8、,θsjrzh,φzh,θzh;s)=(rs,φs,θs;s)+(rzh,0φzh,θzh;s)为声源面声压和全息面声压之间的传递矩阵，其中s为拉普拉斯变换的一个复变量，表示一个s平Gv(rs,φs,θsj