趙華勇

【摘 要】飛機聲重構(gòu)屬于聲輻射逆控制，能夠通過揚聲器陣列在某區(qū)域或模型內(nèi)真實地重現(xiàn)飛機艙內(nèi)環(huán)境聲，以便于飛機噪聲控制和聲品質(zhì)研究。本文以波場合成技術(shù)實現(xiàn)飛機聲重構(gòu)，并通過理論分析和仿真計算驗證其可行性。

【關(guān)鍵詞】聲重構(gòu)；揚聲器陣列；噪聲控制；聲品質(zhì)；波場合成

0 引言

飛機艙內(nèi)噪聲是評價乘客舒適度的一項重要指標，良好的艙內(nèi)聲環(huán)境有助于提高產(chǎn)品競爭力、樹立企業(yè)品牌與口碑和開拓市場。因此飛機艙內(nèi)聲學(xué)設(shè)計、噪聲控制和飛機聲品質(zhì)研究已經(jīng)全面滲透到飛機設(shè)計、生產(chǎn)、運營及持續(xù)優(yōu)化的過程中。飛機聲重構(gòu)技術(shù)能夠為以上設(shè)計和研究提供可靠的試驗環(huán)境，完美解決試驗飛行驗證衍生的經(jīng)濟成本高、時間和空間局限性大等問題。

波場合成是一種典型的聲場重構(gòu)技術(shù)，最早由Berkhout等人提出[1]，該技術(shù)以顯式形式向揚聲器陣列提供驅(qū)動信號，通過調(diào)整輸入到多個揚聲器信號的振幅和相位，以實現(xiàn)在目標區(qū)域產(chǎn)生一個目標聲場。近年來國外學(xué)者已對波場合成進行了廣泛地研究和改進[2-4]，同時該技術(shù)已在3D音頻重現(xiàn)中應(yīng)用，如影劇院、音樂會場以及汽車等。但該技術(shù)在飛機艙內(nèi)聲重構(gòu)的應(yīng)用在國內(nèi)外都比較少見。

本文根據(jù)波場合成理論，對飛機聲重構(gòu)的原理進行推導(dǎo)分析，并且基于該技術(shù)分別對幾種潛在的飛機單頻噪聲進行仿真計算，同時驗證幾種不同揚聲器陣列排布方式的計算結(jié)果。

1 基于波場合成的飛機聲重構(gòu)理論

2 計算實例分析

基于以上的原理及模型，分別取100Hz，300Hzh兩個飛機發(fā)動機及其附件可能引發(fā)的噪聲進行計算。

如圖3所示，聲源是位置為（1，-1），揚聲器陣列分布在聲源前1m的直線上，每個揚聲器間距為0.2m，總共35個揚聲器，重構(gòu)區(qū)域為揚聲器前方10m×10m的方形區(qū)域。

由圖6可見，雖然揚聲器陣列和聲源位置都發(fā)生了變化，但仍能在重構(gòu)區(qū)域較好地重現(xiàn)飛機聲。并且根據(jù)圖7可得，除了在主要輸出的揚聲器處有較大誤差外（如圖中白色高亮區(qū)域所示），該種方法重構(gòu)的飛機聲在其他重構(gòu)區(qū)域的重構(gòu)誤差很小。

3 小結(jié)

本文以波場合成為基礎(chǔ)，從理論及仿真計算闡明并驗證實驗室環(huán)境下重構(gòu)飛機聲的可能性，可以得到：波場合成技術(shù)能夠較好地重現(xiàn)飛機聲，并且除了在主要輸出的揚聲器陣列附近存在一定誤差以外，在其它重構(gòu)區(qū)域的誤差都比較小。

【參考文獻】

[1]Berkhout AJ，Vries D de，and Vogel P.Acoustic control by wave-field synthesis[J]. Journal of the Acoustical Society of America，1993，93（5）：2764-2788.

[2]Start，E.W.Application of curved arrays in wave field synthesis[D].the Netherlands：Delft University of Technology，1997.

[3]Darren B W and Thushara D A.Reproduction of a planewave sound field using an array of loudspeakers[J].Ieee Transactions on Speech and Audio Processing，2001，9（6）：697-707.

[4]Wu Y J and Thushara D A.Reproduction of a planewave sound field using an array of loudspeakers[J].Ieee Transactions on Speech and Audio Processing，2009， 17（1）：107-116.

[5]程建春.聲學(xué)原理[M].北京：科學(xué)出版社，2012.

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