- 林泽峰;林杰威;郑旭;刘迟;邱毅;
研究了侧倾-垂向双轴激励下的坐姿人体动力学特性。测取了8名被试者在单轴随机侧倾振动下的动力学响应,通过人椅交界面处的角加速度和力矩定义了视在惯量,识别了人体在侧倾方向上位于1 Hz和2.5 Hz方向的两阶共振。随后引入垂向振动,对侧倾-垂向双轴激励下的人体响应开展频响函数分析与偏相干分析,分析了人体垂向响应与侧倾响应的耦合关系。研究发现,侧倾振动在0～10 Hz测试频率范围内对人体动力学响应特性几乎没有影响,垂向振动在两阶侧倾共振频率附近对包括模态频率、视在惯量幅值等侧倾动力学特性几乎没有影响。最后,面向侧倾与垂向振动激励,建立了人体动力学模型并识别了其中的动力学参数,实现了单一模型对双轴激励下人体响应的预测。
2024年02期 v.49 183-193页 [查看摘要][在线阅读][下载 1723K] [下载次数：40 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：7 ] - 王遵铭;邱毅;郑旭;刘迟;
针对手-臂的振动问题,提出了一种手-臂混合模型来计算不同抓握力下叉车方向盘传递给手-臂的振动。该模型由肩膀、上臂、前臂和手组成,通过具有刚度和阻尼的关节连接。手部模型包含手掌和五个手指,每个手指的远端、近端和掌指端通过旋转关节相互连接,在手指关节上施加力矩来模拟抓握手柄时的主动肌肉力。通过调整模型材料参数以匹配手和手臂在抓握手柄时的接触压力和振动。将标定后的模型应用于某叉车方向盘对手臂系统振动传递率进行预测,结果表明所建立的考虑抓握力和手与手柄接触条件的模型能够预测车辆驾驶员手臂系统的振动传递。
2024年02期 v.49 194-201页 [查看摘要][在线阅读][下载 1547K] [下载次数：35 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 陈晨旭;邱毅;刘迟;郑旭;
研究了人体仰卧姿态下,振动的幅值大小和输入方向对人体头部和胸部振动传递率的影响。分别采用频率范围为0.5～20 Hz,振动幅值为0.2～0.8 m/s~2 r.m.s.的纵向、横向和垂直单轴随机振动激励,测量了12名男性被试者自振源至头部和胸部的振动传递特性。结果表明,人体头部和胸部振动传递率的共振频率在纵向方向上大约为4 Hz,在横向方向上大约为2.4 Hz,而在垂直方向上头部和胸部传递率的共振频率并不相同。在纵向激励下,仰卧人体各部位振动传递率随振幅变化而表现出的非线性特征最为明显。
2024年02期 v.49 202-208页 [查看摘要][在线阅读][下载 1360K] [下载次数：24 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 尹玮倓;邱毅;
针对三轴激励下无源空气弹簧悬挂座椅垂向振动传递特性进行了试验研究。其中,垂向激励幅值设置为0.25 m/s~2r.m.s.、0.5 m/s~2 r.m.s.或1.0 m/s~2 r.m.s.,纵向和横向激励幅值同为0 m/s~2 r.m.s.、0.5 m/s~2 r.m.s.或1.0 m/s~2 r.m.s.;座椅靠背倾角设置为0°、10°或20°。研究表明,垂向和水平方向振动激励幅值的增加均引起悬挂座椅传递率共振频率的降低,并影响座椅有效幅值传递率;在较小幅值(0.25 m/s~2 r.m.s.)的垂向振动激励下,靠背倾角对该共振频率也有一定影响。此外,垂向和水平振动幅值对座椅传递率的影响存在轴间耦合效应,当垂向振动的幅值增大时,水平振动幅值从0.25 m/s~2 r.m.s.增大到1.0 m/s~2r.m.s.所造成的传递率峰值的变化程度将减小,反之亦然。
2024年02期 v.49 209-216页 [查看摘要][在线阅读][下载 1194K] [下载次数：50 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 王新伟;张筱璐;林森;高宇欣;
人-椅系统的振动传递特性受人体体征参数、座椅结构、乘坐环境等多种复杂因素影响。在人体振动实验研究的基础上,寻求构建一种基于支持向量机回归的座椅频响函数预测模型,分别采用递归特征消除法和主成分分析法对人体体征参数进行降维,并将低维特征输入预测模型,以实现对人-椅系统频响函数及其正交轴效应的预测。结果显示,相比传统支持向量机回归模型,应用主成分分析法降低体征参数关联,可以显著降低模型预测误差,预测值与实测值拟合度可达92%。通过递归特征消除法剔除次要体征参数,可进一步提升预测精度,预测值与实测值拟合度达94%。研究表明,基于特征降维优化的支持向量机回归预测模型能够有效筛选人体振动模型中输入参数的冗余信息,并提升座椅频响函数的计算效率和预测精度。
2024年02期 v.49 217-225页 [查看摘要][在线阅读][下载 1314K] [下载次数：163 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 王少博;胥健;高艳;李冲;林秦豪;高大;张劲;靳伯骜;
研究了一种基于人因参数几何模型的声学通路辨识策略,可用于有源降噪技术中的通路辨识环节,以降低因人体姿态改变而导致的降噪性能退化。该策略利用深度相机输出的点云数据提取人因参数并构建几何模型,通过仿真和人工神经网络预测声学通路的传递函数矩阵。结果表明,人因参数几何模型的降噪性能与点云模型接近,适用于参数化扫描仿真。进一步通过实验验证了仿真的准确性以及所提策略的可行性。实验结果还表明,人体姿态改变会导致声学通路传递函数发生复杂且显著的变化,说明实际应用应考虑人体姿态改变所带来的影响。
2024年02期 v.49 226-237页 [查看摘要][在线阅读][下载 2054K] [下载次数：26 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 罗巧;贺岩松;邱茂昌;张志飞;谭侃伦;
为减小主观随意性带来的偏差,引入最大化差异度量(MaxDiff)方法展开机械冲击下坐姿人体不适的主观评价试验,并结合加速度和惯性力客观指标对舒适性进行评价。构造了16个具有不同标称频率或位移幅值的冲击信号,基于MaxDiff方法得到12名受试者的主观评分。利用加速度传感器和测力板获取受试者的客观数据,提取其峰值、峰峰值、振动剂量值、最大瞬态振动值等客观评价指标,并采用相关性分析方法以及线性回归拟合进行主客观关联性分析。主观评价结果表明,随着机械冲击信号标称频率和位移幅值的增大,人体舒适性均变差。标称频率主客观数据之间具有较大相关性,客观指标(除振动剂量值外)的相关系数均在0.9左右。线性拟合回归结果表明,加速度和惯性力的峰值、峰峰值、最大瞬态振动值可作为表征冲击工况下坐姿人体舒适性的客观指标,而加速度比惯性力更适合用于表征舒适性。
2024年02期 v.49 238-245页 [查看摘要][在线阅读][下载 1325K] [下载次数：67 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 刘后广;赵禹;饶柱石;贺志恒;杨建华;刘送永;
现有车内噪声声品质预测的响度计算中没有考虑真实人耳生理解剖结构的传声特性,因此提出了一种基于生理响度感知模型的车内噪声声品质预估方法。首先,采集两款轿车的车内噪声样本,并通过主观评价试验得到车内噪声的主观评价烦恼度。之后,整合中耳集总参数模型与耳蜗传输线模型,构建生理响度模型。然后,以生理响度模型的响度计算值为主要参数,结合尖锐度、粗糙度与车内噪声的主观评价值,通过TabNet模型构建了车辆声品质预测模型。最终,对比分析了所构建声品质模型与基于现有标准响度模型所构建的声品质模型的预测效果。结果表明,采用生理响度模型的声品质预测平均误差百分比仅有4.73%,优于采用Moore响度(6.13%)与Zwicker响度(6.94%)的声品质预测结果。此外,所构建的TabNet声品质预测模型的平均误差百分比也低于基于BP神经网络模型的平均误差百分比(7.60%)。采用生理响度模型的TabNet声品质预测能够提高车内噪声声品质客观评价的准确率。
2024年02期 v.49 246-253页 [查看摘要][在线阅读][下载 1487K] [下载次数：94 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 钱堃;谭璟;沈政华;厉濠阳;刘珂;王言夫;赵剑;
针对传统乘用车舱内噪声感知烦恼度量化模型精度低的问题,提出了一种利用混合算法优化的神经网络模型预测舱内噪声感知烦恼度的评价方法。此混合算法融合麻雀搜索算法(SSA)和遗传算法(GA),对反向传播(BP)神经网络进行优化,根据声品质主客观评价数据,建立SSA-GA-BP网络的乘用车舱内噪声感知烦恼度客观量化模型,与BP模型、GA-BP模型、SSA-BP模型进行对比分析。结果表明, SSA-GA-BP模型能够实现更高的预测精度,更接近主观评价数值,泛化能力更强,可替代传统的声品质主观评价实验。
2024年02期 v.49 254-262页 [查看摘要][在线阅读][下载 1391K] [下载次数：94 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 陈孟奇;郭良浩;刘建军;张灵珊;
针对浅海环境中利用单深度接收信号自相关函数的Warping变换方法测距时易出现的多值性问题,提出一种双深度Warping变换融合测距方法。该方法将双深度测量场的Warping变换提取结果与具有深度差异的拷贝场本征函数信息融合,判别简正波干涉项模态,提高测距的准确度。此外,针对实际海洋环境中测量场Warping变换特征峰位置难以准确提取的问题,将Warping变换的频率不变性与图像形态学方法结合以增强特征频率结构,提高后续测距的稳健性。海试数据处理结果显示,测距结果与实际距离符合较好,表明所提方法具有实际可行性。
2024年02期 v.49 263-273页 [查看摘要][在线阅读][下载 1579K] [下载次数：42 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 朱晓春;朱中锐;张旭;时胜国;
提出了基于横向、纵向和对角排列的声压振速联合处理协方差矩阵构造的相位模态域最小方差无畸变响应(MVDR)目标方位估计方法。该方法利用弹性柱障散射声场模型,根据声矢量圆阵相位模态变换理论,构造声压与不同振速分量的互协方差矩阵,并进行相加、纵向、横向和对角排列得到扩展互协方差矩阵,将扩展互协方差矩阵分解重构后进行MVDR目标方位估计。理论分析与仿真结果表明,纵向排列互协方差矩阵具有更好的方位估计性能,相加互协方差矩阵具有较低的背景谱,对角和横向排列相对纵向排列较差。水池试验和湖试结果进一步验证了纵向排列互协方差矩阵具有较其他3种方法更好的方位估计性能。
2024年02期 v.49 274-285页 [查看摘要][在线阅读][下载 1756K] [下载次数：24 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 吕玉娇;黄海宁;张扬帆;迟骋;
为解决冰下环境中噪声模型失配导致方位估计误差较大的问题,提出了一种基于范数约束的波束形成方法。该方法通过对接收信号进行范数约束来优化数据协方差矩阵,克服非高斯噪声带来的模型失配问题,提升方位估计的准确率。信号范数约束的性能分析表明,范数约束可有效抑制非高斯噪声。仿真及试验结果表明,在冰下环境中对接收信号进行范数约束后再实施波束形成可有效提高方位估计结果的准确度和稳定性。
2024年02期 v.49 286-297页 [查看摘要][在线阅读][下载 2279K] [下载次数：47 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 张光普;刘恺忻;付进;王晋晋;
针对高分辨方位估计方法受阵列幅度相位影响导致性能退化的问题,提出一种无误差阵列协方差矩阵分离的阵列自校正方法。该方法利用协方差矩阵重构方法获取近似无误差阵列的协方差矩阵,以弱化协方差矩阵中的阵列误差,并利用特征结构配置方法求解幅度和相位误差。迭代上述重构方法和特征结构配置方法,实现从未校正阵列的协方差矩阵中分离出无误差阵列的协方差矩阵和幅度相位误差矩阵。仿真结果表明,该方法准确地估计阵列误差,利用重构协方差矩阵进行方位估计能够提高方位估计精度和分辨力。湖试试验结果表明,经阵列校正后,空间中方位角度邻近的声源和干扰目标可被分辨。
2024年02期 v.49 298-307页 [查看摘要][在线阅读][下载 1728K] [下载次数：52 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 景连友;薛哲凯;何成兵;史文涛;殷洪玺;
为提高移动水声通信可靠性,提出了一种基于正交时频空间(OTFS)调制的移动水声通信方法。针对水声信道长时延扩展的特点,设计了一种低复杂度交叉域Turbo迭代均衡算法,先在时域内对接收信号进行最小均方误差(MMSE)均衡,将均衡后的外部信息传递到时延-多普勒域进行软译码;再将译码后的软信息反馈回时域,作为下一次时域均衡的先验信息,实现均衡与译码的迭代检测。此外,针对OTFS水声通信中OTFS符号维度过大导致MMSE均衡复杂度过高的问题,采用了一种低复杂度MMSE算法,先利用矩阵对角线元素得到一组初始估计值,再将矩阵求逆问题转换为求解初始估计值与准确求解值之间的误差,继而通过对误差向量的不断迭代估计来实现低复杂度计算。湖试数据处理结果表明,所提方法可在最大移动速度4 kn的情况下实现OTFS信号的可靠检测。
2024年02期 v.49 308-317页 [查看摘要][在线阅读][下载 1988K] [下载次数：140 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 王仪;许枫;杨娟;
为提高低信噪比下对蛙人辐射噪声的提取能力,提出了一种矢量多通道信号的水下蛙人辐射噪声特征提取方法。首先针对矢量多通道信号使用多元变分模态分解,得到固有模态函数。然后选取能量最高的模态函数组作为研究对象,计算该模态函数组互谱后的加权排列熵。最后提取加权排列熵频谱的蛙人特征量。海试结果表明,本方法可在无需先验信息情况下,提取由矢量水听器采集的蛙人信号特征,在检测率为80%的情况下抗噪能力较传统算法提升了10 dB。
2024年02期 v.49 318-326页 [查看摘要][在线阅读][下载 1950K] [下载次数：127 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 蓝宇;王厚琦;卢苇;
为实现低频、小尺寸水下声源，利用具有大应变、快速响应和高能量密度等优势的NiMnGa合金为驱动元件设计了水声换能器。基于NiMnGa合金变形原理,建立了NiMnGa纵振式换能器物理模型,推导了等效电路。通过有限元法,实现了NiMnGa纵振式换能器电磁-机械-声的多物理场耦合仿真,用于预测换能器的水下声学性能。制作了小型NiMnGa纵振式换能器样机,并在水中测试了500～800 Hz频带内的声源级。实验结果表明,换能器样机辐射面直径为8 mm,水中谐振频率为700 Hz,最大声源级为115.5 dB。
2024年02期 v.49 327-335页 [查看摘要][在线阅读][下载 1821K] [下载次数：94 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 韦大朋;刘好胜;刘碧龙;
采用模态展开法推导了湍流边界层和分散式速度反馈控制共同作用下薄板的响应和声辐射,给出了与分散式速度反馈控制增益系数、单元位置、数量和大小相关的模态阻尼的显示表达式。给定激励和参数的条件下,通过与元素法的计算结果进行对比,验证了模态展开法具有较高的计算效率和准确性。讨论了分散式速度反馈控制单元的布置方式和数量对模态阻尼的影响,以及反馈控制单元的布置方式对薄板动能、辐射声功率和模态平均辐射系数的影响。数值分析结果表明反馈控制单元的数量和布放位置对控制效果影响显著,反馈控制单元沿螺旋线布置能明显拓宽控制频带;两种反馈控制单元布置方式,在动能和辐射声功率控制较好的共振频率处,除第一阶模态外,模态平均声辐射效率随反馈增益的增大明显提高。
2024年02期 v.49 336-343页 [查看摘要][在线阅读][下载 2010K] [下载次数：24 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 徐嘉懿;厉剑;李晓东;郑成诗;
提出了采用时域结构的低计算复杂度宽带波束图综合方法。首先,引入自适应零陷波束设计思想,通过在特定频率与角度设置虚拟干扰源,实现对旁瓣区域阵列响应的精确控制,多次迭代控制后满足波束设计要求。其次,所提方法能够在现有波束设计基础上实现灵活调整,根据旁瓣级等设计参数的变化快速更新波束图。理论研究表明,相较现有采用内点法的波束图综合方法,所提方法降低了单次迭代计算复杂度,有效提升了波束设计效率。仿真实验与半消声室实验结果表明,该方法所设计波束形成器相较传统固定波束形成器具有更低的旁瓣级,并且对方向性干扰有更好的抑制效果。
2024年02期 v.49 344-360页 [查看摘要][在线阅读][下载 6628K] [下载次数：146 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] -
<正>一、声学学报是中国科学院声学研究所主办,中国声学学会、声学学报编辑委员会编辑出版的学术性刊物,刊载全国具有创造性的声学研究论文、实验性论文和重要应用性论文(包括实验工作、理论和应用研究、仪器研制)。重要成果或部分重要成果可写成快报以便提前发表。评述性的论文以编委会约定者为限。二、凡投送本刊的文章,作者(们)应保证该文不违反中华人民共和国法律,尤其是保密法和著作权法;如违法,责任自负。
2024年02期 v.49 361页 [查看摘要][在线阅读][下载 350K] [下载次数：20 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：8 ] 下载本期数据