混响水池理论及应用

混响水池理论是基于混响水池法声学测量的理论依据，已在水下声源辐射声功率测量、声波无规入射时材料吸声系数测量及水听器批量校准等方面得到成功应用，具有测得准、测得快、费用低等优点。本书系统深入介绍了混响水池的理论及应用。全书共11章，主要内容包括绪论、混响室内的声场理论、混响水池声学测量基本理论，以及混响水池声学测量理论的应用。本书可供水下声源特性测量及评价、水声计量等领域的广大科技人员学习参考，也可供高等院校和科研院所水声专业的师生使用。

丛书序
自序
第1章 绪论 1
1.1 声学测量方法概述 1
1.2 若干名词术语和定义 4
1.2.1 平均自由程 4
1.2.2 混响声场及混响水池 4
1.2.3 混响时间 4
1.2.4 混响半径 5
1.2.5 Schroeder截止频率 5
1.2.6 空间平均声压级 5
1.2.7 简正波和简正频率 5
1.2.8 平均吸声系数 5
1.2.9 吸声量 6
1.2.10 等效平均吸声系数 6
第2章 混响室内的声场理论 7
2.1 基于理想扩散场假设的室内声场理论 8
2.1.1 扩散声场 8
2.1.2 室内混响 9
2.1.3 稳态平均声能密度 11
2.1.4 总稳态声压级 12
2.2 混响声场的统计特性 13
2.2.1 概述 13
2.2.2 单频随机相位平面波均方声压的分布 14
2.2.3 M个点均方声压平均的波动 15
2.2.4 多频率信号场的M个点均方声压的平均 16
2.2.5 小结 16
参考文献 17
第3章 混响水池声学测量理论 19
3.1 混响水池中的简正波 19
3.1.1 矩形混响水池声场的简正波 19
3.1.2 非刚性边界对简正波的影响 22
3.2 矩形混响水池点源的声学测量理论 24
3.2.1 简正波理论解法 24
3.2.2 统计声学解法 27
3.2.3 改善混响水池声源辐射声功率测量精度的方法 29
3.3 矩形混响水池复杂声源的声学测量理论 32
3.3.1 矩形混响水池指向性声源的声学测量理论 32
3.3.2 混响水池多个非相干声源的声学测量理论 35
3.4 矩形混响水池内均匀脉动球源的声阻抗 36
参考文献 37
第4章 混响水池中声源辐射阻抗特性 38
4.1 辐射阻抗理论基础 38
4.1.1 水声换能器阻抗和导纳基础 38
4.1.2 辐射面振速均匀分布声源辐射阻抗计算 43
4.1.3 辐射面振速非均匀分布声源辐射阻抗计算 43
4.2 辐射阻抗建模方法 44
4.2.1 声源辐射阻抗解析计算方法 45
4.2.2 声源辐射阻抗数值计算 48
4.3 封闭空间声学环境对声源辐射阻抗影响研究 52
4.3.1 封闭空间尺度对声源辐射阻抗影响研究 52
4.3.2 封闭空间边界特性对声源辐射阻抗影响研究 59
4.3.3 声源发射位置对封闭空间中声源辐射阻抗影响 63
4.4 混响水池中球形换能器声源辐射阻抗测量实验 67
4.4.1 玻璃水槽中球形换能器声源辐射阻抗测量方案 67
4.4.2 实验数据处理及其分析 68
第5章 混响水池人工扩散声场建立方法 72
5.1 混响水池声场扩散性理论 72
5.1.1 声源频率对扩散性的影响 72
5.1.2 分析带宽对扩散性的影响 77
5.1.3 空间平均范围对扩散性的影响 79
5.1.4 多声源激励声场 81
5.1.5 不规则边界声散射 88
5.2 混响水池扩散声场实验研究 92
5.2.1 实验方案与装置 92
5.2.2 水槽声学特性测量实验 94
5.2.3 声场扩散性测量 97
5.2.4 多声源激励声场空间起伏实验 101
5.2.5 声场扩散性评价 104
参考文献 106
第6章 混响水池中水下复杂声源辐射声功率测量 107
6.1 混响水池中标准声源的辐射声功率测量 107
6.1.1 标准声源辐射声功率测量原理 107
6.1.2 空间平均声压的空间平均测试原理 109
6.1.3 混响时间测量原理 110
6.1.4 标准声源辐射声功率测量方法与实施技术 110
6.1.5 测量结果的分析方法 117
6.2 混响水池内水下复杂声源的辐射声功率测量 120
6.2.1 指向性声源的辐射声功率测量原理 120
6.2.2 多个指向性声源的辐射声功率测量原理 120
6.2.3 实施例：偶极子声源辐射声功率测量实验 121
6.3 混响水池中水下无人系统的辐射声功率测量 122
6.3.1 水下无人系统辐射噪声的混响法测量系统 123
6.3.2 混响水池的混响声场特性 124
6.3.3 混响水池中水下无人系统辐射声功率测量的准确性验证 125
6.3.4 水下无人系统辐射声功率的混响法测量结果 125
6.3.5 水下无人系统推进器的减振降噪效果验证 126
6.3.6 结论 127
6.4 混响法普遍适应性说明 128
6.5 混响水池声源辐射声功率测量的不确定度评定 131
6.5.1 数学模型 131
6.5.2 测量不确定度评定 131
6.5.3 声源辐射声功率测量的不确定度分量 131
6.5.4 合成不确定度及不确定度分量的灵敏度系数 132
6.5.5 不确定度分量的不确定度计算 133
参考文献 134
第7章 混响水池声源辐射声功率低频扩展测试 135
7.1 混响水池结构声源声场仿真研究 135
7.1.1 矩形混响水池声场数值建模与校验 135
7.1.2 混响水池声场传递特性的数值计算方法研究 137
7.2 混响水池中声源低频辐射声功率测量 141
7.2.1 混响水池中声源辐射声功率低频扩展测试技术原理 141
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