使氣流雜訊對傳聲器的影響降到最低的方法
來自專欄聲學與振動10 人贊了文章
作者:J?rgen Hald 博士
研究工程師下面的文章討論了一種能夠使氣流雜訊對傳聲器的影響降到最低的方法,主要用於風洞中的陣列測量。氣流雜訊與車輛中產生的目標風雜訊十分相似,很難使用其他現有方法去區分。
傳聲器中的風嘯產生雜訊是一種大家都熟悉的現象——在戶外錄製的電視訪談中就能聽到。在室外或風洞中執行傳聲器陣列測量時,無法避免單個傳聲器中的這種流動雜訊。雖然使用風罩可以降低該雜訊水平,但並不能完全避免。然而,在室外進行錄音時,氣流雜訊和聲音具有完全不同的統計特性和頻譜特性,可利用這種特性開發(部分)消除氣流雜訊的演算法。這對於風洞中的傳聲器陣列測量而言更加複雜,其中來自車輛的目標空氣動力學雜訊和單個傳聲器中的氣流雜訊具有相似的性質。
風洞中的陣列測量通常在開放的半消聲設施中進行,其中牆壁和天花板吸聲,並且被測車輛位於設施中下游的流動區域中。然後可將陣列放置在核心流域的外部,但儘可能靠近車輛(以及氣流),以獲得車輛上儘可能最高解析度的聲源。因此,陣列位置的平均流速將會很低(通常小於5米/秒),但會有湍流。陣列可以放置在車輛的側面和/或上方。
雜訊源定位通常針對每個陣列執行延遲求和(DAS)的波束成形方法處理,將陣列中所有傳聲器之間的互譜矩陣(CSM)作為輸入。CSM矩陣行和列,分別代表陣列中的每個傳聲器。矩陣中的單元是由行和列的索引指定的兩個傳聲器之間的互功率譜。因此矩陣對角線上的單元代表每個傳聲器的自功率譜。
我們現在假設如下:· 一個傳聲器引起的流動噪音未被任何其他傳聲器採集
· 不同傳聲器產生的氣流雜訊信號是不相干/獨立的
這意味著,在一個足夠長的平均時間之後,氣流雜訊貢獻在矩陣對角線以外將是微不足道的,而它們將保持在對角線上,即在自譜中。理論和實踐經驗表明,這兩個假設在很大程度上是成立的。
風罩被推到一邊的單個傳聲器特寫
當在DAS波束成形中使用平均CSM時,可以避免使用CSM對角線的數據,這種技術稱為對角線去除。然而,採用對角線去除技術也有副作用,例如低估源強度;此外,DAS在有限的動態範圍(旁瓣)方面存在嚴格的限制,在低頻時解析度比較差。其他波束形成方法通常需要使用完整的CSM,包括對角線。
所引用的技術評論文章描述了一種方法,用於精確去除CSM對角線導致的額外(流動)雜訊,假設在對角線以外沒有(流動)雜訊貢獻。這種叫作對角線去噪(DD)的方法效果非常好,只要(車輛上)重要的獨立/不相干目標源的數量實際上小於傳聲器的數量——此假設與基於使用平均CSM的所有陣列方法一致。
使用Clean-SC生成的源圖
然而,在實際測量中,由於用於獲得CSM的平均時間有限,所以會存在來自不相干氣流雜訊信號的非對角線剩餘貢獻。這些非對角線貢獻將限制DD可實現的自譜中的流噪降低。基於在所有通道中添加了相同雜訊水平的模擬測量,開發了一個近似的影響經驗模型。根據該模型,將自譜雜訊降低一個係數a所需的平均數大約為:
其中M為傳聲器的數量
因此,所需數量的平均值隨著傳聲器數量的增加而增加。
根據這篇論文,這似乎是因為傳聲器的數量增加時,CSM中的非對角線單元的數量增加比對角元素的數量更快。例如,對於一個由100個傳聲器組成的陣列,要求減小a=0.1(10dB),所需的平均數量約為31,000。通過將陣列的一部分暴露於氣流,並用小型揚聲器上,已經照著改假設進行了測量。測量結果與經驗模型的預測一致。
還可以在這裡找到我們知乎
世界上最安靜的房間 | 在消聲室靜靜是種什麼樣的體驗 | 國產大飛機C919
拍西瓜的科學依據 | 聲學界吉尼斯 | 最冷的樂器 | 特別燒錢的坑
還有這種操作? | 如何運用聲學知識幫助溝通障礙人群?
微信
都說索尼大法好,究竟好在哪?
聲振界第一玄學之聲品質 | 為何聲音聽起來「不舒服」?
上汽通用五菱 | 更實用快速的NVH性能開發模式
純乾貨分享 | 7799型自由場聲壓法測聲功率
專屬夏天的聲音 | 用數據看蟬鳴
您還可以通過如下方式聯繫我們,了解更多產品與應用詳情:
郵箱:info@bksv.com.cn
官網:http://www.bksv.cn
電話:400-900-3165(周一至周五9:00-18:00)
推薦閱讀:
※球迷一聲吼,地球抖三抖 | 你知道這種現象的名稱嗎?
※物理老師巧支招,14句順口溜學《聲學》
※第十二期 【方程之聲】在方程的世界裡彈一根弦!
※Brüel & Kj?r聲學與振動測量公司將與HBM公司合併
※我們談論音調、響度、音色的時候,我們到底在談論什麼?(上)