用于測量聲源產(chǎn)生的直達聲的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了—種用于測量受聲學環(huán)境噪聲源Q1和聲學邊界(例如，房間墻壁)反射的影響的受驗聲源(例如，揚聲器)產(chǎn)生的直達聲wrad的裝置及方法。采集裝置14通過傳感器1測量掃描范圍Gm內(nèi)多個測量點rm處聲場的狀態(tài)變量pt(rm)，并且產(chǎn)生掃描數(shù)據(jù)集根據(jù)該數(shù)據(jù)集，分析器55確定與波方程的解的展開函數(shù)相關(guān)的系數(shù)識別器16利用掃描數(shù)據(jù)集為分析器55產(chǎn)生參數(shù)信息P，這是分離直達聲wrad與房間反射wref以及受驗聲源表面散射的其它波wsec的基出。外推器(11)利用波展開的系數(shù)預測掃描范圍Gm外的任意點直達聲wrad的狀態(tài)變量
【專利說明】用于測量聲源產(chǎn)生的直達聲的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于確定受聲學環(huán)境噪聲源和聲學邊界(例如，房間墻壁)反射的影響的受驗聲源(例如，揚聲器)產(chǎn)生的直達聲的裝置及方法。
[0002]因此，對直達聲的評估需要不受限制的聲場條件，這在消聲室(anechoic room)中能夠?qū)崿F(xiàn)。對用在專業(yè)應用(例如，線陣列)中的大型揚聲器系統(tǒng)，其遠聲場響應的測量需要具有被特殊處理過的墻壁的大型消聲室，以確保低頻聲音被充分吸收。這里需要在非消聲環(huán)境中進行準確的測量。
【背景技術(shù)】
[0003]下面將根據(jù)多個作者的近期研究活動來描述本發(fā)明及本發(fā)明的潛在問題，但是，本發(fā)明并不限定于該類型的應用。
[0004]M.Melon等人在第55卷第12期音頻工程師協(xié)會雜志的第1077-1091頁(2007年)中的“四種低音炮測量技術(shù)的比較”的論文中，探討了多種可替換的方法。可通過對后到達房間的反射wMf的脈沖響應進行加窗來分離受驗聲源QO產(chǎn)生的高頻直達聲wMd。這種方法不能用于低頻直達聲，因為低頻直達聲的相應波長沒有小到可比于聲源Qtl和周圍邊界面之間的最小距離。
[0005]G.Weinreich和E.Arnold在第68卷第2期的美國聲學學會雜志的第404-411頁(1980年)發(fā)表的“用于測量聲輻射場方法”的論文中，提出了一種根據(jù)在兩個同心球面中測量的聲壓的闡述，測量受驗聲源Qci直達聲的全息輸入輸出場分離方法(IOFS)。
[0006]Melon在2012年4月23-27日法國南斯(Nantes，F(xiàn)rance)舉辦的2012聲學學報年會會刊中發(fā)表的“采用場分離方法的低音炮測量Φ-Ρ和P-V公式的比較”論文中，將這種IOFS方法應用到揚聲器中。如果表面Stl沒有小到可比于掃描面S1的大小，受驗聲源Qtl表面Stl反射和散射的聲波會引起測量誤差。
[0007]為了克服這個問題，C.-X.Bi在2012年4月23-27日法國南斯(Nantes，F(xiàn)rance)舉辦的2012聲學學報年會會刊中發(fā)表的“利用球面波疊加方法進行自由場恢復”一文中，
提出了一種全息原始聲場分離方法(PSFS)，采用聲阻抗ys。和表面Stl的形狀作為附加的輸
入信息。由于揚聲器設計中采用的形狀很復雜并且材料很多樣，因此，不容易獲取這些信息，并且因此實際上該方法通常不實用。
[0008]C.Langrenne 在 I"7 年 Universite du Maine 他的論文 “Methodes deregularisation du probleme inverse acoustique pour IJindentification de sourcesen milieu confine et pertube”中，提出了一種用于將直達聲與表面Stl的反射和散射波進行分離的擾動方法。這種方法需要額外測量多個測量點&的聲壓pt (rm)，其中m = 1，...M，與此同時關(guān)閉受驗聲源Qtl并且激活外掃描表面S2與房間邊界Sb之間的空間內(nèi)的多個位置re處的擾動聲源Q2(re)，其中e = 1，...，E。由于需要大量的測量值(E和M的乘積)來確定傳遞矩陣H，因此，這種擾動方法非常耗時。[0009]已知的采用球面諧波的場分離方法，將頻率限定在截止頻率fe ^ 55Ν/ι以下，其中展開的最大階數(shù)(Order)N足夠大，以足以接近半徑為A的球面掃描面S1圍繞的場。
[0010]Melon通過將受驗聲源設置在聲學硬地板上，掃描半空間中的球面上的聲壓。掃描面的中心對應于球面坐標系統(tǒng)的原點，并且作為根據(jù)球面諧波進行波展開的展開點A。因此，展開點^與受驗聲源的聲學中心并不相同。利用安裝在大型封閉空間內(nèi)的多個換能器對揚聲器系統(tǒng)進行全息測量，需要與大量測量點相關(guān)聯(lián)的波展開具有大的階數(shù)N，從而以足夠的準確度描述聲源的近場聲壓。
[0011]這就需要找到更簡單/更可靠地可以測量受房間反射和環(huán)境噪聲影響的受驗聲源Q。直達聲的方法，以克服已知方法的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明提供一種裝置及方法，用于測量圍繞受驗聲源Qtl的多個測量點rm的聲壓Pt(rffl)、聲強或者聲場的任意其它狀態(tài)變量，測量點rm通過圍繞受驗聲源Qtl的掃描范圍Gm的掃描矢量R = Lr1, r2,...rm,...rM]來定義。掃描范圍Gni的內(nèi)邊界面Sin可以是緊密圍繞受驗聲源而不切割(cutting)其表面Stl的球面、圓柱面或者其它任意合適的形狀。面Sin與Sci之間應當存在最小空氣體積(air volume),用于評估受驗聲源Qci的近場以及實現(xiàn)最高截止頻率fe，這里適用IOFS方法。近場測量的進一步優(yōu)點在于直達聲wMd的幅值大于聲學邊界Sb與掃描范圍Gm外表面Srat之間的外部聲源Q1產(chǎn)生的房間反射wraf和環(huán)境噪聲的幅值。
[0013]測量的狀態(tài)變量匯總為掃描數(shù)據(jù)集并且通過輸出聲波Wrat與輸入聲波Win的
波展開來描述
[0014]
【權(quán)利要求】
1.一種用于確定由受驗聲源(Qtl)產(chǎn)生的直達聲(Kad)的裝置，包括: 采集裝置(1，14，77)，通過測量多個測量點(rm)處圍繞受驗聲源(Qtl)的聲場的狀態(tài)變量(Pt (rm))產(chǎn)生掃描數(shù)據(jù)集(ρ|?')，其中測量點(rm)設置在掃描范圍(Gm)內(nèi)，并且掃描數(shù)據(jù)集{pgj1).描述具有至少一個以下聲波分量的直達聲(Wrad)的疊加: -由環(huán)境噪聲源(Q1)或由在外部邊界(Sb)上反射的直達聲(Wrad)所產(chǎn)生的輸入聲波(win)， -由所述輸入聲波(Win)與受驗聲源(Qtl)的表面(Stl)的相互作用所產(chǎn)生的第二聲波(Wsec); 識別器(16)，根據(jù)掃描數(shù)據(jù)集產(chǎn)生參數(shù)信息(P)，所述參數(shù)信息(P)描述輸入聲波(Win)與第二聲波(WseJ之間的傳遞函數(shù)(f); 分析器(55)，根據(jù)掃描數(shù)據(jù)集和所述參數(shù)信息(P)，產(chǎn)生與直達聲(Wrad)的展開相關(guān)的直達波系數(shù));以及 外推器(11)，根據(jù)直達波系數(shù)(C^)，產(chǎn)生預測狀態(tài)變量(pMd(r))，所述預測狀態(tài)變量(PradW)描述掃描范圍(Gm)的內(nèi)邊界(Sin)外側(cè)預先設定的觀測點(r)處產(chǎn)生的直達聲場(Wrad) °
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中: 所述識別器(16)包括 -濾波器(39)，根據(jù)所述掃描數(shù)據(jù)集(p|f )，產(chǎn)生濾波掃描數(shù)據(jù)集，其中保存掃描數(shù)據(jù)集:()中的混響聲波部分并且削弱掃描數(shù)據(jù)集中的直達聲部分(Wrad)； -1O場分離模塊(19)，當直達聲波(Wrad)延遲時，根據(jù)濾波掃描數(shù)據(jù)集，產(chǎn)生與輸入聲波(Win)的混響部分的展開相關(guān)的后輸入波系數(shù)(Cgf1 )，并且產(chǎn)生與第二聲波(Wsec)的后部分的展開相關(guān)的后輸出波系數(shù))； 并且所述分析器(55)包括: -1O場分離模塊(18)，根據(jù)掃描數(shù)據(jù)集產(chǎn)生與總輸入聲波(Win)的展開相關(guān)的總輸入波系數(shù).(Cf?，21 )，并且產(chǎn)生與包含第二聲波(wsJ和直達聲波(wMd)的總輸出聲波相關(guān)的總輸出波系數(shù));以及 -PS場分離模塊(24)，根據(jù)總輸入波系數(shù):(Cf’a )和總輸出波系數(shù)(C$’a )以及后輸入波系數(shù).(Cgf1 )和后輸出波系數(shù).(C￡# )，產(chǎn)生與受驗聲源(Qtl)產(chǎn)生的直達聲(wMd)的展開相關(guān)的原始波系數(shù)(Cj1 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中，所述PS場分離模塊(24)包括: 比較器(99)，根據(jù)后輸入波系數(shù):(Cff )和后輸出波系數(shù))，產(chǎn)生透過參數(shù)(kt)，所述透過參數(shù)(kt)描述被掃描范圍(Gm)封閉的空間的聲學透過性；合成器(93)，根據(jù)總輸入波系數(shù).(C^a )和透過參數(shù)(kt)，產(chǎn)生與受驗聲源(Qtl)產(chǎn)生的第二聲波(wsJ的展開相關(guān)的第二波系數(shù):(以及 加法器(95)，根據(jù)總輸出波系數(shù))和第二波系數(shù).(Cs^a )，產(chǎn)生所述直達波系數(shù)〔O
4.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中，所述PS場分離模塊(24)包括 相關(guān)器(97)，根據(jù)總輸入波系數(shù)(Cf?& )和后輸入波系數(shù)(Cgf1 )，產(chǎn)生透射參數(shù)(kx)，所述透射參數(shù)(kx)描述總輸入聲波(Win)的指向性與輸入聲波(Win)混響部分的指向性的一致性； 合成器(93)，根據(jù)總輸入波系數(shù).((^?，&>和透過參數(shù)(kt)，產(chǎn)生與受驗聲源(Qtl)產(chǎn)生的第二聲波(wsJ的展開相關(guān)的第二波系數(shù).(Cs^a);以及 加法器(95)，根據(jù)總輸出波系數(shù)(CfTa >和第二波系數(shù).(Cs^a )，產(chǎn)生所述直達波系數(shù)(O
5.—種用于確定由受驗聲源(Qtl)產(chǎn)生的直達聲(Wrad)的裝置，包括: 采集裝置(1，14，77)，通過測量多個測量點(rm)處圍繞受驗聲源(Qtl)的聲場的狀態(tài)變量(Pt (rm))產(chǎn)生掃描數(shù)據(jù)集:(pg^)，其中測量點設置在掃描范圍(Gm)內(nèi)，并且掃描數(shù)據(jù)集 >描述具有至少一個以下其它聲波分量的直達聲(wMd)的疊加: -由在外部邊界(Sb)上反射的直達聲(Wrad)所產(chǎn)生的輸入聲波(Win)， -由所述輸入聲波(Win)與受驗聲源(Qtl)的表面(Stl)相互作用所產(chǎn)生的第二聲波(Wsec); 識別器(16)，鑒于掃描數(shù)據(jù)集:(p|f)中聲波分量的時間延遲，產(chǎn)生與掃描范圍(Gm)內(nèi)的掃描數(shù)據(jù)集(Plf1)的展開相關(guān)的濾波系數(shù))，其中保存先到達的直達聲(Wrad)并且削弱后到達的聲波分量(win，wsec)； 分析器(55)，根據(jù)掃描數(shù)據(jù)集產(chǎn)生與直達聲(Wrad)的展開相關(guān)的直達波系數(shù)(C=)，所述分析器(55)包括至少一個以下部件: -場分離模塊(18 ;24)，根據(jù)掃描數(shù)據(jù)集^|，)，產(chǎn)生分離直達波系數(shù).(巧)，所述分離直達波系數(shù)>表示頻率低于預先設定的截止頻率(fg)的直達聲(Wrad)； -交叉混合器(115)，為信號頻率低于交叉頻率(f。)的直達波系數(shù)(C^ >分配分離直達波系數(shù)(C@)，并且為信號頻率高于或等于所述交叉頻率(4)的直達波系數(shù)(Cg)分配濾波系數(shù)(C^a )； 以及外推器(11)，根據(jù)直達波系數(shù).(C=)，產(chǎn)生預測狀態(tài)變量(PMd(r))，所述預測狀態(tài)變量(PMd(r))描述掃描范圍(Gm)的內(nèi)邊界(Sin)外側(cè)預先設定的觀測點(r)處產(chǎn)生的直達聲Orad)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的裝置，其中 所述分析器(55)包括估算器(117)，根據(jù)場分離模塊(18 ；24)或識別器(16)提供的估算信息(ei() ;ew)，產(chǎn)生所述截止頻率(fg)，所述截止頻率(fg)在所述交叉混合器(115)中用作交叉頻率(f。); 并且所述識別器(16)包括 -濾波器(111)，根據(jù)掃描數(shù)據(jù)集(pglf).產(chǎn)生濾波掃描數(shù)據(jù)集)，其中所述濾波器削弱具有大于預先設定值的時間延遲的信號分量；以及 -自由場展開器(113)，根據(jù)濾波掃描數(shù)據(jù)集(p|D產(chǎn)生所述濾波系IC(C^a)并且產(chǎn)生所述估算信息(ew);其中所述估算信息(ew)描述輸入聲波(Win)的幅值。
7.—種用于確定由受驗聲源(Qtl)產(chǎn)生的直達聲(Wrad)的裝置，包括 采集裝置(14 ;77)，通過測量多個測量點(rm)處圍繞所述受驗聲源(Qtl)的聲場的狀態(tài)變量(PtOJ)產(chǎn)生掃描數(shù)據(jù)集其中所述測量點設置在掃描范圍(Gm)內(nèi)； 分析器(55)，根據(jù)掃描數(shù)據(jù)集產(chǎn)生與直達聲(Wrad)的展開相關(guān)的直達波系數(shù));其中，分析器(55)接收描述由受驗聲源(Qtl)所產(chǎn)生的聲場的性能的場信息(A[l+1] ；r0[l+l])； 識別器(59，60)，根據(jù)直達波系數(shù)(C&)或掃描數(shù)據(jù)集:(ρ|’?λ產(chǎn)生所述場信息(A[l+1] ;rQ[l+l])，所述場信息(A[l+1] ；r0[l+l])包含其中至少一個: -與受驗聲源(Qtl)的聲學中心的位置相關(guān)的展開點(rjl+l】)， -與受驗聲源(Qq)的主輻射方向相關(guān)的方向信息(A[l+1】)， -受驗聲源(Qtl)所產(chǎn)生的聲場的旋轉(zhuǎn)對稱信息(A[l+1])， -受驗聲源(Qtl)所產(chǎn)生的聲場的反射對稱信息(A[l+1])； 以及外推器(11)，根據(jù)直達波系數(shù)Ct)，產(chǎn)生預測狀態(tài)變量(prad(r))，所述預測狀態(tài)變量(PMd(r))描述掃描范圍(Gm)的內(nèi)邊界(Sin)外側(cè)預先設定的觀測點(r)處產(chǎn)生的直達聲場(Wrad)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其中所述采集裝置包括以下之一: 至少一個掃描傳感器(I)，每個掃描傳感器測量掃描傳感器(I)的當前位置OJ處的聲場的狀態(tài)變量(PtOJ)； 掃描產(chǎn)生器(53),根據(jù)場信息(A[l+1] ；r0[l+l])產(chǎn)生掃描矢量(R[l+1])，其中掃描矢量包括至少一個附加測量點(rm)的位置，其給出了有關(guān)受驗聲源(Qtl)產(chǎn)生的直達聲的特定信息； 定位裝置(49 ；47 ；11 ;51)，將掃描傳感器(I)移動到由掃描矢量(R[l+1])限定的附加測量點CO。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其中所述分析器(55)包括以下中的至少一個: 產(chǎn)生器(84)，根據(jù)場信息(A[l+1] ；r0[l+l])產(chǎn)生展開矩陣Wd[l+1]);其中，展開矩陣(Wd[l+1])利用與受驗聲源(Qtl)的位置和方向?qū)R的坐標系或者利用聲場的對稱性；以及 估算器(83 ；81 ；85 ;91)，通過利用包含與波方程的解相關(guān)的展開函數(shù)的所述展開矩陣(wd[l+l])，根據(jù)掃描數(shù)據(jù)集(ρΙ?1丄產(chǎn)生所述直達波系數(shù)(Ct )。
10.—種用于確定由受驗聲源(Qtl)產(chǎn)生的直達聲(Wrad)的裝置，包括: 采集裝置(I ;14 ;77)，測量在兩個不重疊掃描范圍(G1, G2)內(nèi)分離的多個測量點(rm)處圍繞所述受驗聲源(Qtl)的聲場的狀態(tài)變量(PtOJ);其中，產(chǎn)生第一掃描數(shù)據(jù)集(pgf)的第一掃描范圍(G1)的測量點(rm)密度高于產(chǎn)生第二掃描數(shù)據(jù)集(pgf)的第二掃描范圍(G2)的測量點(rm)密度； 分析器(55)，根據(jù)第一掃描數(shù)據(jù)集(pgf1)和第二掃描數(shù)據(jù)集(ρ|?)，產(chǎn)生與直達聲(wrad)的展開相關(guān)的直達波系數(shù)(Ct);以及 外推器(11)，根據(jù)直達波系數(shù):()，產(chǎn)生描述掃描范圍(Gm)內(nèi)邊界(Sin)外側(cè)預先設定的觀測點(r)處產(chǎn)生的直達聲(Wrad)的預測狀態(tài)變量(pMd(r))。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的裝置，其中所述分析器(55)包括: 第一子分析器(63)，根據(jù)第二掃描數(shù)據(jù)集:(p|f).產(chǎn)生第二波系數(shù)(Cg;^)，其中第二掃描范圍(G2)中的測量點的數(shù)量(M2)限制了第二波系數(shù)的最大階數(shù)(N2)； 內(nèi)插器(65);根據(jù)第二波系數(shù)產(chǎn)生內(nèi)插掃描數(shù)據(jù)集(Pg.f )，所述內(nèi)插掃描數(shù)據(jù)集(Pgf1)包含多個(M2s)元素，所述元素的數(shù)量(M2s)大于第二掃描范圍(G2)內(nèi)測量點的數(shù)量(M2)； 加法器(67)，根據(jù)第一掃描數(shù)據(jù)集:(p|f >和內(nèi)插掃描數(shù)據(jù)集(pg.f ).產(chǎn)生統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集(Jtf); 第二子分析器(69)，根據(jù)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集產(chǎn)生所述直達波系數(shù)(Ct);所述第二子分析器(69)以最大階數(shù)(Nrad)提供至少一個波系數(shù)，所述波系數(shù)的最大階數(shù)(Nrad)大于第二波系數(shù)((?念)的最大階數(shù)(N2)。
12.—種用于確定由受驗聲源(Qtl)產(chǎn)生的直達聲(Wrad)的裝置，包括 采集裝置(I ;14 ;77)，通過測量多個測量點(rm)處圍繞所述受驗聲源(Qtl)的聲場的狀態(tài)變量(PtOJ)產(chǎn)生掃描數(shù)據(jù)集:(p|f)，其中所述測量點設置在掃描范圍(Gm)內(nèi)； 分析器(55)，根據(jù)掃描數(shù)據(jù)集(p|f)，產(chǎn)生與直達聲(Wrad)的展開相關(guān)的直達波系數(shù))，所述直達波系數(shù).(C^)包含至少一個具有最大階數(shù)(N)的系數(shù)(C^ad),其中-所述直達波系數(shù).(C^)中的至少一個系數(shù)(qMd = o)接近等于0，其中所述系數(shù)(Cj,rad = O)的階數(shù)(Ni)小于所述最大階數(shù)(N)，或者 -掃描數(shù)據(jù)集(Pti1)中測量點OJ的數(shù)量(M)小于所述直達波系數(shù).(C3)中系數(shù)(Cj,rad)的最大數(shù)量((N+1)2)； 以及推器(11)，根據(jù)直達波系數(shù)(C^)，產(chǎn)生預測狀態(tài)變量(prad(r))，所述預測狀態(tài)變量(PMd(r))描述掃描范圍(Gm)的內(nèi)邊界(Sin)外側(cè)預先設定的觀測點(r)處產(chǎn)生的直達聲場(Wrad)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其中所述分析器(55)包括以下中的至少一個: 估算器(81)，利用縮減展開矩陣(WuJl])根據(jù)掃描數(shù)據(jù)集產(chǎn)生縮減波系數(shù) 反向轉(zhuǎn)換器(85)，利用預先設定的選擇矩陣(S[l])，根據(jù)縮減波系數(shù)產(chǎn)生迭代波系數(shù)其中所述迭代波系數(shù):(C^[/])中的元素的數(shù)量大于所述縮減波系數(shù)(C》[/])中的元素的數(shù)量； 估算器(87)，根據(jù)迭代波系數(shù)產(chǎn)生貢獻矢量(r [I])，所述貢獻矢量(r[l])描述迭代波系數(shù):(C^[/])中的元素(Cpad)對受驗聲源(Qtl)產(chǎn)生的總聲波能量的貢獻率(rj[l])； 選擇器(89)，根據(jù)貢獻矢量(r[l]產(chǎn)生所述預先設定的選擇矩陣(S[l])，并且產(chǎn)生展開函數(shù)的最大階數(shù)(N[l+1]);其中，如果其貢獻率(rjl])低于臨界閾值0J，設置至少一個元素(Cj,Md)為O，； 產(chǎn)生器(84)，利用以下中的至少一個產(chǎn)生完全展開矩陣(wd[l+l]): -展開函數(shù)的最大階數(shù)N[l+1]， -所述描范圍(Gm)內(nèi)的測量點(rm)的數(shù)量和位置(R[l])， -表示受驗聲源(Qtl)的聲學中心的位置的展開點(rQ[l])， -表不受驗聲源(Qtl)的福射的主方向的方向信息(A[l]), -受驗聲源(Qtl)產(chǎn)生的聲場的旋轉(zhuǎn)對稱性(A[l])， -受驗聲源(Qtl)產(chǎn)生的聲場的反射對稱性(A[l])； 轉(zhuǎn)換器(83)，根據(jù)完全展開矩陣(Ψ,[1+1])產(chǎn)生所述縮減展開矩陣(Wd,Md[l+l])的更新值，其中縮減展開矩陣Wd，red[l+l])中元素的數(shù)量小于完全展開矩陣@d[l+l])中元素的數(shù)量；以及控制器(91)，如果在迭代中兩個迭代步驟之間的迭代波系數(shù)的變化低于預先設定的閾值，其根據(jù)迭代波系數(shù)(C^[/])產(chǎn)生所述直達波系數(shù)(c?a°d)。
14.一種用于確定由受驗聲源(Qtl)產(chǎn)生的直達聲(Wrad)的裝置，包括: 采集裝置，包括 -至少一個掃描傳感器(I)，產(chǎn)生掃描輸出(PtCrm)),所述掃描輸出(pt(rm))表不掃描傳感器(I)當前位置OJ處被測量的聲場的狀態(tài)變量， -定位裝置(49 ；47 ；11 ;51)，將掃描傳感器(I)移動到掃描范圍(Gm)內(nèi)的至少一個測量點(rm), -環(huán)境噪聲傳感器(76),產(chǎn)生表不掃描范圍(Gm)外的環(huán)境位置(ra)處的聲場的狀態(tài)變量的環(huán)境噪聲輸出(Pt(ra))，其中環(huán)境噪聲傳感器(76)與受驗聲源(Qtl)的距離比掃描傳感器⑴與受驗聲源(Qtl)的距離遠； 噪聲識別器(77),根據(jù)掃描輸出(pt(rm))和環(huán)境噪聲輸出(pt(ra)),產(chǎn)生有效的掃描數(shù)據(jù)集:(pgf )，其中所述噪聲識別器(77)通過分析環(huán)境噪聲輸出(pt (ra))檢測掃描輸出(Pt(rm))中被所述環(huán)境噪聲源(Q1)破壞的無效部分，并且從掃描數(shù)據(jù)集(pgf)中排除檢測到的無效部分； 分析器(55)，根據(jù)掃描數(shù)據(jù)集產(chǎn)生與直達聲(Wrad)的展開相關(guān)的直達波系數(shù)(O, 以及外推器(11)，根據(jù)直達波系數(shù):(C^)，產(chǎn)生預測狀態(tài)變量(pMd(r))，所述預測狀態(tài)變量(PMd(r))描述掃描范圍(Gm)內(nèi)邊界(Sin)外側(cè)預先設定的觀測點(r)處產(chǎn)生的直達聲場(Wrad)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的裝置，其中 如果掃描輸出(PtOJ)包含被所述環(huán)境噪聲源(Q1)破壞的無效部分，則所述噪聲識別器(77)重復測量在測量點(rm)處聲場的狀態(tài)變量，或者 所述噪聲識別器(77)包含存儲裝置，存諸多次測量后的掃描輸出(pt(rm))的有效部分，并且產(chǎn)生分配給測量點(rm)處包含有效信息和完全信息的掃描數(shù)據(jù)集的合并輸出。
16.—種用于確定由受驗聲源(Qtl)產(chǎn)生的直達聲(Wrad)的裝置，包括: 采集裝置(1，14，77)，通過測量設置在掃描范圍(Gm)內(nèi)的多個測量點(rm)處圍繞所述受驗聲源(Qtl)的聲場的狀態(tài)變量(Pt (rm))，產(chǎn)生掃描數(shù)據(jù)集 分析器(55)，根據(jù)掃描數(shù)據(jù)集<plf).產(chǎn)生與直達聲(Wrad)的展開相關(guān)的直達波系數(shù)(C&)，或者產(chǎn)生表示掃描數(shù)據(jù)集〉展開中的誤差(^)的聲波誤差系數(shù)(U ;以及外推器(11)，根據(jù)直達波系數(shù)}產(chǎn)生描述掃描范圍(Gm)內(nèi)邊界(Sin)外側(cè)預先設定的觀測點(r)處產(chǎn)生的直達聲場的預測狀態(tài)變量(PMd(r))，或者根據(jù)聲波誤差系數(shù)(Erad)產(chǎn)生描述觀測點(r)處的預測數(shù)量(pMd(r))的誤差(eMd(r))的信息。
17.—種用于確定由受驗聲源(Qtl)產(chǎn)生的直達聲(Wrad)的方法，包括: 測量圍繞受驗聲源(Qtl)的聲場的狀態(tài)變量(PtOJ)； 通過收集在多個測量點(rm)處測量的狀態(tài)變量(pt(rm))產(chǎn)生掃描數(shù)據(jù)集'其中所述測量點設置在掃描范圍(Gm)內(nèi)，并且所述掃描數(shù)據(jù)集描述具有至少一個以下聲波分量的直達聲(wMd)疊加: -由環(huán)境噪聲源(Q1)或由在外部邊界(Sb)上反射的直達聲(Wrad)所產(chǎn)生的輸入聲波(win)， -由所述輸入聲波(Win)與受驗聲源(Qtl)表面(Stl)的相互作用所產(chǎn)生的第二聲波(Wsec); 根據(jù)產(chǎn)生的掃描數(shù)據(jù)集(pgf >識別參數(shù)信息(P)，其中參數(shù)信息(P)包含輸入聲波(Win)與第二聲波(WseJ之間的傳遞函數(shù)(f); 將掃描數(shù)據(jù)集i>展開為比例展開函數(shù)(Ψ)之和，其中所述展開函數(shù)(Ψ)描述掃描范圍(Gm)內(nèi)的聲場；在掃描數(shù)據(jù)集)的展開中將輸入聲波(Win)與輸出聲波Ovt)分離； 利用所述輸入聲波(Win)和所述參數(shù)信息(P)，將直達聲(Wrad)與第二聲波(WsJ分離； 產(chǎn)生與直達聲(Wrad)的展開相關(guān)的直達波系數(shù):(C&);以及 根據(jù)直達波系數(shù))，產(chǎn)生預測狀態(tài)變量(pMd(r))，所述預測狀態(tài)變量描述掃描范圍(Gffl)內(nèi)邊界(Sin)外側(cè)預先設定的觀測點(r)處產(chǎn)生的直達聲場(Wrad)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中識別參數(shù)信息(P)的步驟包括以下中的至少一個: 通過對所述掃描數(shù)據(jù)集濾波，產(chǎn)生濾波掃描數(shù)據(jù)集其中保存混響聲波部分并且削弱直達聲部分(wMd)； 根據(jù)濾波掃描數(shù)據(jù)集產(chǎn)生后輸入波系數(shù):(Cgf )，其中所述后輸入波系數(shù)(Cjf )表示輸入聲波(Win)的混響部分； 根據(jù)濾波掃描數(shù)據(jù)集:(;?:?)產(chǎn)生后輸出波系數(shù).(CfJJ ),其中后輸出波系數(shù))表示當直達聲波(wMd)延遲時第二聲波(wsJ的后部分； 根據(jù)掃描數(shù)據(jù)集I產(chǎn)生總輸入波系數(shù))，其中所述總輸入波系數(shù)](g。,a )表不總輸入聲波(Win); 根據(jù)掃描數(shù)據(jù)集產(chǎn)生總輸出波系數(shù).(Gta )，其中所述總輸出波系數(shù))表不包含第二聲波(WseJ和直達聲波(wMd)的總輸出聲波；以及 根據(jù)總輸入波系數(shù).(Cf。，21)和總輸出波系數(shù)(Cfa1Ta )以及后輸入波系數(shù).(Cff1)和后輸出波系數(shù):(Cfif1 )，產(chǎn)生原始波系數(shù):(CjO;其中所述原始波系數(shù)(C^>表示受驗聲源(Qtl)產(chǎn)生的直達聲(wMd)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中識別參數(shù)信息(P)進一步包括以下中的至少一個: 根據(jù)后輸入波系數(shù))和后輸出波系數(shù)?).產(chǎn)生透過參數(shù)CO，其中透過參數(shù)CO描述被掃描范圍(Gm)封閉的空間的聲學透過性； 根據(jù)總輸入波系數(shù):(cf°，a >和透過參數(shù)CO產(chǎn)生第二波系數(shù))，其中第二波系數(shù)ictQ> )表示受驗聲源(Qo)產(chǎn)生的第二聲波(WsJ ； 根據(jù)總輸出波系數(shù))和第二波系數(shù)(csta)產(chǎn)生所述直達波系數(shù))。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中識別參數(shù)信息(P)的步驟包括以下中的至少一個: 通過使總輸入波系數(shù)>和后輸入波系數(shù).(Cgf1 ).互相關(guān)產(chǎn)生透射參數(shù)(kx);其中透射參數(shù)(kx)描述總輸入聲波(Win)的指向性與輸入聲波(Win)混響部分的指向性的一致性； 根據(jù)總輸入波系數(shù)>和透射參數(shù)(kx)，合成第二波系數(shù)(C$，a );其中第二波系數(shù):(Cg，a ).表示受驗聲源(Qtl)產(chǎn)生的第二聲波(Wsec)； 根據(jù)總輸出波系數(shù)(Cj，a )和第二波系數(shù)(Cs^a )，產(chǎn)生所述直達波系數(shù):((^? )。
21.—種用于確定由受驗聲源(Qtl)產(chǎn)生的直達聲(Wrad)的方法，包括測量圍繞受驗聲源(Qtl)的聲場的狀態(tài)變量(PtOJ);其中所述狀態(tài)變量描述具有至少一個以下其它聲波分量的直達聲(Wrad)疊加: -由環(huán)境噪聲源(Q1)或在外部邊界(Sb)上反射的直達聲(Wrad)所產(chǎn)生的輸入聲波(win)， -由所述輸入聲波(Win)與受驗聲源(Qtl)表面(Stl)的相互作用所產(chǎn)生的第二聲波(Wsec); 通過收集設置在掃描范圍(Gm)內(nèi)的多個測量點(rm)處的狀態(tài)變量(PtOJ)產(chǎn)生掃描數(shù)據(jù)集:(戍’?); 對掃描數(shù)據(jù)集>進行濾波產(chǎn)生濾波掃描數(shù)據(jù)集)，其中所述濾波保存直達聲(wMd)并且削弱其它聲波分量(Win,WseJ ,其它聲波分量(win,WseJ與直達聲(wMd)相比有較大的時間延遲； 通過利用作為波方程的解的展開函數(shù)，產(chǎn)生與濾波掃描數(shù)據(jù)集)(的展開相關(guān)的濾波系數(shù))，其中濾波系數(shù)是信號頻率高于設定的截止頻率(fg)的直達聲(Wmd)的有效表不; 通過利用表示輸入聲波(Win)和輸出聲波(Iut)的分離展開函數(shù)，對信號頻率低于截止頻率(fg)的掃描數(shù)據(jù)集:(/?:?)進行展開； 產(chǎn)生與輸出聲波瓤(W0J的展開相關(guān)的分離直達波系數(shù).(Cj?);其中分離直達波系數(shù)(C^).是信號頻率低于設定的截止頻率(fg)的直達聲(Wrad)的有效表示； 通過以下方式產(chǎn)生與直達聲(Wrad)的展開相關(guān)的直達波系數(shù):(C^): -為信號頻率低于設定交叉頻率(f。)的直達波系數(shù)((^?)分配分離直達波系數(shù)(Cg )，-為信號頻率高于或等于所述交叉頻率(f。)的直達波系數(shù)分配濾波系數(shù)(c” ); 以及根據(jù)直達波系數(shù):(產(chǎn)生預測狀態(tài)變量(pMd(r))，所述預測狀態(tài)變量(prad(r))描述掃描范圍(Gm)內(nèi)邊界(Sin)外側(cè)預先設定的觀測點(r)處產(chǎn)生的直達聲(Wrad)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，進一步包括: 根據(jù)與所述展開函數(shù)相關(guān)的所述分離直達波系數(shù).(Cg>)，通過評估掃描數(shù)據(jù)集與展開數(shù)據(jù)集之間的不匹配，產(chǎn)生第一誤差(ej ； 通過用于輸入的濾波聲波(win,w)與輸出的濾波聲波(wwt,w)的分離展開函數(shù)，對濾波掃描數(shù)據(jù)集>進行展開； 通過比較輸入的濾波聲波(win,w)與輸出的濾波聲波(wwt,w)之間的能量，產(chǎn)生濾波系數(shù)(C^& )的第二誤差(ew)； 將第一誤差(ei())和第二誤差(ew)匯總為總誤差； 產(chǎn)生給出最小總誤 差的所述截止頻率(fg)的最優(yōu)值；以及 校正交叉頻率(f。)到截止頻率(fg)。
23.—種用于確定由受驗聲源(Qtl)產(chǎn)生的直達聲(Wrad)的方法，包括: 通過利用掃描傳感器(I)，測量圍繞受驗聲源(Qtl)的聲場的狀態(tài)變量(PtOJ)； 通過收集設置在掃描范圍(Gm)內(nèi)的多個測量點(rm)處的狀態(tài)變量(pt (rm))，產(chǎn)生掃描數(shù)據(jù)集:(/--); 通過利用描述受驗聲源(Qtl)產(chǎn)生的聲場的性能的場信息(A[l+1] ；r0[l+l])根據(jù)掃描數(shù)據(jù)集產(chǎn)生直達波系數(shù):(Ct);其中直達波系數(shù)與直達聲(wMd)的展開相關(guān)； 根據(jù)直達波系數(shù):(Ct)或掃描數(shù)據(jù)集產(chǎn)生所述場信息(Α[1+1] ;r(1[1+1])，所述場信息包含以下中的至少一個: -與受驗聲源(Qt l)的聲學中心的位置相關(guān)的展開點(rjl+l])， -與受驗聲源(Qtl)的主福射方向相關(guān)的方向信息(A[l+1]), -由受驗聲源(Qtl)產(chǎn)生的聲場的旋轉(zhuǎn)對稱信息(A[l+1])， -由受驗聲源(Qtl)產(chǎn)生的聲場的反射對稱信息(A[l+1])； 以及根據(jù)直達波系數(shù)).產(chǎn)生預測狀態(tài)變量(Prad(r))，所述預測狀態(tài)變量描述掃描范圍(Gm)的內(nèi)邊界(sin)外側(cè)預先設定的觀測點ω處產(chǎn)生的直達聲場(WMd)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述的產(chǎn)生掃描數(shù)據(jù)集包含以下中的至少一個: 測量掃描傳感器⑴的當前位置(rm)處的聲場的狀態(tài)變量(pt(rm))； 根據(jù)場信息(A[l+1] ；r0[l+l])產(chǎn)生掃描矢量(R[l+1]);其中掃描矢量(R[l+1])包括附加測量點OJ的位置，其給出了有關(guān)受驗聲源(Qtl)產(chǎn)生的直達聲的特定信息； 將掃描傳感器⑴移動到由掃描矢量(R[l+1])限定的附加測量點(rm)； 測量附加測量點OJ處的聲場的狀態(tài)變量(Pt(rm))。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中產(chǎn)生直達波系數(shù):((^?)?包括 根據(jù)場信息(A[l+1] ；r0[l+l])產(chǎn)生展開矩陣(Ψ,[1+1]);其中，展開矩陣(Ψ^Ι+1])通過在展開中利用與受驗聲源(Qtl)的位置和方向?qū)R的坐標系或者利用聲場的對稱性而包括最少的元素；以及 通過利用所述展開矩陣(Wd[l+1])，根據(jù)掃描數(shù)據(jù)集λ產(chǎn)生所述直達波系數(shù)(O
26.—種用于確定由受驗聲源(Qtl)產(chǎn)生的直達聲(Wrad)的方法，包括: 測量分離的兩個不重疊掃描范圍(G1, G2)內(nèi)的多個測量點(rm)處圍繞所述受驗聲源(Q0)的聲場的狀態(tài)變量(PtOJ);其中，第一掃描范圍的測量點(rm)密度高于第二掃描范圍(G2)的測量點(rm)密度； 產(chǎn)生表示第一掃描范圍(G1)的第一掃描數(shù)據(jù)集); 產(chǎn)生表示第二掃描范圍(G2)的第二掃描數(shù)據(jù)集); 根據(jù)第一掃描數(shù)據(jù)集和第二掃描數(shù)據(jù)集)，產(chǎn)生與直達聲(Kad)的展開相關(guān)的直達波系數(shù)();以及 根據(jù)直達波系數(shù):((^?)，產(chǎn)生描述掃描范圍(Gm)的內(nèi)邊界(Sin)外側(cè)預先設定的觀測點(r)處產(chǎn)生的直達聲場(Wrad)的預測狀態(tài)變量(Prad(r))。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中產(chǎn)生直達波系數(shù)(C^)包括: 根據(jù)第二掃描數(shù)據(jù)集)產(chǎn)生第二波系數(shù)其中第二掃描范圍(G2)測量點的數(shù)量(M2)限制了第二波系數(shù)的系數(shù)的最大階數(shù)(N2)； 根據(jù)第二波系數(shù).(CU)產(chǎn)生內(nèi)插掃描數(shù)據(jù)集(戍亍);其中內(nèi)插掃描數(shù)據(jù)集包含多個(M2s)元素，所述元素的數(shù)量(M2s)大于第二掃描范圍(G2)內(nèi)測量點的數(shù)量(M2)；根據(jù)第一掃描數(shù)據(jù)集:(P5:f' >和內(nèi)插掃描數(shù)據(jù)集.(P拉).產(chǎn)生統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集(P§:f );以及 根據(jù)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集ipgfO產(chǎn)生所述直達波系數(shù)(?);其中所述直達波系數(shù)ic&)包含至少一個具有最大階數(shù)(Nrad)的系數(shù)，所述系數(shù)的最大階數(shù)(Nrad)大于第二波系數(shù)
中的最大階數(shù)(N2)。
28.—種用于確定由受驗聲源(Qtl)產(chǎn)生的直達聲(Wrad)的方法，包括: 通過測量設置在掃描范圍(Gm)內(nèi)的多個測量點(rm)處圍繞所述受驗聲源(Qtl)的聲場的狀態(tài)變量(Pt (rm))，產(chǎn)生掃描數(shù)據(jù)集.(;?:?)； 根據(jù)掃描數(shù)據(jù)集)，產(chǎn)生與直達聲(Wrad)的展開相關(guān)的直達波系數(shù).(Ct);所述直達波系數(shù):(C^)包含最大階數(shù)(N)，其中； -所述直達波系數(shù):(C$)中的至少一個系數(shù)(Ci,Md = O)接近等于0，其中所述系數(shù)(Ci,rad = O)的階數(shù)(N1)小于所述最大階數(shù)(N)，或者 -掃描數(shù)據(jù)集Ut?)中測量點(L)的數(shù)量(M)小于所述直達波系數(shù):(c3)中系數(shù)(Cj,rad)的最大數(shù)量((N+1)2)； 以及根據(jù)直達波系數(shù))，產(chǎn)生預測狀態(tài)變量(pMd(r))，所述預測狀態(tài)變量描述掃描范圍(Gm)的內(nèi)邊界(Sin)外側(cè)預先設定的觀測點(r)處產(chǎn)生的直達聲(Wrad)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中所述的產(chǎn)生直達波系數(shù):(C$)包括以下中的至少一個個: 通過利用縮減展開矩陣(WuJl])，根據(jù)掃描數(shù)據(jù)集(/?/? λ產(chǎn)生縮減波系數(shù)(◎[/]); 通過利用預先設定的選擇矩陣(s[l])，根據(jù)縮減波系數(shù):((；$[/]}產(chǎn)生迭代波系數(shù)(C&[/])，其中所述迭代波系數(shù)中的元素的數(shù)量大于所述縮減波系數(shù)ic$[/])中的元素的數(shù)量； 根據(jù)迭代波系數(shù):(C$[/]).產(chǎn)生貢獻矢量(r[l])，所述貢獻矢量(r[l])描述系數(shù)(Cj,rad)對受驗聲源(Qtl)產(chǎn)生 的總聲波能量的貢獻率(rjl])；根據(jù)貢獻矢量(r[l])產(chǎn)生所述選擇矩陣(S[l]);其中，如果其貢獻率(rjl]])低于臨界閾值(4)，選擇矩陣(S[l]設置系數(shù)(Cj,-)為O，； 根據(jù)貢獻矢量(r[l])產(chǎn)生與展開相關(guān)的系數(shù)的最大階數(shù)(N[l+1]； 利用以下中的至少一個產(chǎn)生完全展開矩陣(Wd[l+1]): -展開的最大階數(shù)N[l+1]， -所述掃描范圍(Gm)內(nèi)的測量點(rm)的數(shù)量和位置(R[l])， -表示受驗聲源(Qtl)的聲學中心的位置的展開點(rQ[l])， -表不受驗聲源(Qtl)的福射的主方向的方向信息(A[l]), -由受驗聲源(Qtl)產(chǎn)生的聲場的旋轉(zhuǎn)對稱性信息(A[l])， -由受驗聲源(Qtl)產(chǎn)生的聲場的反射對稱性信息(A[l])； 根據(jù)完全展開矩陣(Wd[l+1])產(chǎn)生所述縮減展開矩陣(Wd,Md[l+l])的更新值，其中縮減展開矩陣(CQoroa[1]ΖΙ+Ι])中元素的數(shù)量小于完全展開矩陣(Wd[l+1])中元素的數(shù)量；如果在迭代中兩個迭代步驟的迭代波系數(shù)值之間的差.(CQored[l+1]-CQorod[1])低于預先設定的閾值，根據(jù)迭代波系數(shù)).產(chǎn)生所述直達波系數(shù))，；以及 根據(jù)直達波系數(shù):()，產(chǎn)生預測狀態(tài)變量(pMd(r))，所述預測狀態(tài)變量描述掃描范圍(Gm)的內(nèi)邊界(Sin)外側(cè)預先設定的觀測點(r)處產(chǎn)生的直達聲(Wrad)。
30.一種用于確定由受驗聲源(Qtl)產(chǎn)生的直達聲(Wrad)的方法，包括: 將掃描傳感器(I)移動到位于掃描范圍(Gm)內(nèi)的至少一個測量點(rm)； 產(chǎn)生表示掃描傳感器(I)的當前位置(rm)處被測量的聲場的狀態(tài)變量的掃描輸出(Pt(rJ); 產(chǎn)生表不掃描范圍(Gm)外的環(huán)境位置(ra)處的聲場的狀態(tài)變量的環(huán)境噪聲輸出(Pt(ra))，其中環(huán)境噪聲傳感器(76)與受驗聲源(Qtl)之間的距離比掃描傳感器(I)與受驗聲源(Qq)之間的矩離遠； 分析環(huán)境噪聲輸出(PtCra))和掃描輸出(PtCrm))； 將由所述環(huán)境噪聲源(Ql)損壞的掃描輸出(P1OJ)的無效部分與有效部分分離； 收集掃描數(shù)據(jù)集中掃描輸出(PtOJ)的有效部分； 根據(jù)掃描數(shù)據(jù)集.)，產(chǎn)生與直達聲(Wrad)的展開相關(guān)的直達波系數(shù)；(C^ );以及 根據(jù)直達波系數(shù))，產(chǎn)生預測狀態(tài)變量(PradOO)，所述預測狀態(tài)變量描述掃描范圍(Gffl)內(nèi)邊界(Sin)外側(cè)預先設定的觀測點(r)處產(chǎn)生的直達聲場(Wrad)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中所述的收集掃描輸出(pt(rm))包括: 如果掃描輸出(PtOJ)包含被所述環(huán)境噪聲源(Ql)破壞的至少一個無效部分，重復測量在測量點(rm)處聲場的狀態(tài)變量，； 存儲掃描輸出(PtOJ)的有效部分； 產(chǎn)生合并多個測量值有效部分的合并輸出；以及 如果合并輸出包括測量點OJ處的有效信息和完全信息，分配該合并輸出到掃描數(shù)據(jù)集:(成，?)。
32.—種用于確定由受驗聲源(Qtl)產(chǎn)生的直達聲(Wrad)的方法，包括:通過測量設置在掃描范圍(Gm)內(nèi)的多個測量點(rm)處圍繞受驗聲源(Qtl)的聲場的狀態(tài)變量(Pt (rm))，產(chǎn)生掃描數(shù)據(jù)集)； 根據(jù)掃描數(shù)據(jù)集)產(chǎn)生與直達聲(Wrad)的展開相關(guān)的直達波系數(shù) 產(chǎn)生表示掃描數(shù)據(jù)集展開中的誤差(ew)的聲波誤差系數(shù)(Erad)； 根據(jù)直達波系數(shù)產(chǎn)生預測狀態(tài)變量「(Λ^Ο))，所述預測狀態(tài)變量描述掃描范圍(Gffl)的內(nèi)邊界(Sin)外側(cè)預先設定的觀測點(r)處產(chǎn)生的直達聲(Wrad);以及 根據(jù)聲波誤差系數(shù)(Er ad)產(chǎn)生描述觀測點(r)處的預測數(shù)量(PradOO)的誤差(erad(r))的信息。
【文檔編號】G01H3/00GK103929706SQ201410079512
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月11日
【發(fā)明者】沃爾夫?qū)た死锱鍫? 丹尼爾·克諾布洛赫 申請人:克里佩爾有限公司