第六章声波的接收.docVIP

——————————————————————————————————————————————— 第六章声波的接收 第六章 声波的接收 6-1 概述 6-1-1声波的接收过程 辐射的逆过程---声压作用到接收器振动表面，使其振动；利用换能器件将机械振动转变为电信号。 6-1-2接收器的二次辐射阻抗 声压作用到接收器振动表面，使其振动；此振动会受到介质的阻力作用---等效在机械系统中增加了机械阻抗。 6-1-3本章要点 与声压信号相比接收器的振动信号的畸变。 6-2 接收器机械振动系统的振速畸变及其控制方法 6-2-1 接收器引起的声场畸变及压力系数 ?Pi(r,t)—无接收器时波场,原声场。 ?Po(r,t)—有接收器时波场,畸变声场。 ?? o(rPs(r,t)—~p,t)谐合律振动波场，定义：?，为声场畸变系数。???i(r,t)Po(r,t)?Ps(r,t)?Pi(r,t) 谐合律振动波场，定义：?o，为接收器的接收压力系数。接收器接收的畸变力：F0???pP i0ds;~S 是接收器的平均畸变压强与原声场声压之比。F0?SiF010?压力系数???P 0ds两种典型接收器的接收:；SSS 图6.1 几种接收器压力系数与ka的关系 一般，kalt;lt;1时，接收压力系数的模值趋于常数（与频率无关）。 6-2-2接收器的二次辐射阻抗 声压作用到接收器振动表面，使其振动；此振动会受到介质的阻力作用，这个阻力作用等效在机械系统中增加了机械阻抗；称作二次辐射阻抗，记：Z2S 6-2-3 接收器机械振动系统的机电类比图 图6.2接收器机械振动系统的机电类比图 据网络定理，显然，激励力与振速有关系： ~~FpiS0~u??Zm?Z2sZm?Z2s 如果，原声场声压信号为：pi(t);则振速信号u(t)为： u(t)?F?1{SF[pi(t)]}Zm?Z2s （6-1）（ 6-2） 6-2-4 接收器机械振动系统的振速畸变及其控制方法 ? ? 1)压力系数?的函数，会引起u(t)畸变。 控制方法：ka??1时，u(t)畸变；负作用：接收面小，使接收灵敏度下降。 2）Z2s二次辐射阻抗是?的函数，会引起u(t)畸变。控制方法：Z2s??ZmZ2s对u(t)畸变的影响。u(t)?F?1{SF[pi(t)]}Zm?Z2s（ 6-3） 3）Zm机械阻抗是? 的函数，会引起u(t)畸变。 控制方法：Zm机械阻抗引起u(t)畸变的控制方法通常要根据实际具体问题进行。 Zm机械阻抗引起u(t)畸变的控制方法通常要根据实际具体问题进行。 一般控制方法： 对于实际接收器，由于输出是电学量；所以考虑和控制信号畸变,往往并不局限于针对u(t)进行；而是根据接收器机电转换元件的类型，要合理设计选择机械振动系统的结构及其参数，使得在工作频段，输出的电学量具有平坦的频响。例如： 1）电容式麦克风，利用‘弹性控制’ 2）动圈式麦克风，利用‘阻尼控制’ 3）加速度计，利用‘质量控制’ 6-3 声场互易定理及其物理意义 6-3-1声场互易定理数学表达的推导 无限介质区域内，有两个声源： ?(1)令S1是包围声源1的闭曲面；声源1的辐射声压记作p1,则：在S1外声压p1(r)满足H?方程和?远边界条件:????2p1(r)?k2p1(r)?0;r?V1 其中,k??/c;V1为S1所围区域；（6-4） ?(2)令S2是包围声源2的闭曲面；声源2的辐射声压记作p2,则：在S2外声压p2(r) 满足H?方程和?远边界条件:????2p2(r)?k2p2(r)?0;r?V2, 其中,k??/c;V2为S2所围区域； （6-5）图6.3声源1所对应的曲面 图6.4声源2所对应的曲面 ??则有：式（6-5）?p1(r)?式（6-4）?p2(r)，得： ????p1(r)?2p2(r)?p2(r)?2p1(r)?0????? ??{p1(r)?p2(r)?p2(r)?p1(r)}?0?上式在r?V1?V2内处处成立； 在V作体积分，得： ??????{p(r)?p(r)?p(r)?p(r)}dv?01221??? V（6-6）(3)作包面S，使V1、V2在S内；若以S、S1和S2为边界的区域记作V，则对上式（6-7） 图6.5包面S 根据奥?高公式：