聲學照相機的案例
2017年4月26日，佛山，振動噪聲仿真及試驗研討會
會議信息：
日期：2017年4月26日（星期三）
地點：佛山順德金茂華美達廣場酒店 商務會議室23室
地址：廣東省佛山市順德區北滘鎮林上路2號
費用：免費
日程安排：
08:30-09:00 簽到
09:00-12:00 試驗部分：振動噪聲試驗分析技術
LMS Scadas前端新產品在家電行業的解決方案
模態測試及分析技術最新進展及運用
聲源定位技術最新進展及運用 - 全新的LMS聲學照相機（Sound Camera）
聲品質技術最新進展及運用 - Jury Testing主觀評價
13:00-16:30 仿真部分
振動噪聲仿真分析技術：LMS Virtual.Lab聲學、振動仿真工程解決方案
振動聲學建模理念和分析流程
聲學仿真技術的最新進展和應用
系統級振動噪聲和混合建模技術進展和應用
聲學有限元網格自動生成功能介紹
行業應用案例分析
多領域系統仿真技術：LMS Imagine.Lab Amesim兩相流技術仿真解決方案
確定制冷循環零部件的尺寸，尤其是確定換熱器的尺寸
設計并測試現存的或者新開發的系統性能
研究制冷循環的穩定性，對控制方案進行測試
評估空調系統的能效以及對電負荷或發動機負荷、燃油消耗、污染排放的影響
計算系統COP
制冷劑單向和兩相（對流沸騰和冷凝）對流換熱
系統各處的壓降、溫度、制冷劑流量、焓分布
制冷劑干度的變化
氣相和液相間質量的轉換
壁面與濕空氣間的對流換熱以及冷凝水的影響
兩相流的應用在家電行業較常見，如空調系統、冰箱冰柜制冷系統等。LMS Imagine.Lab Amesim兩相流和空調解決方案提供了專業的工具和模型庫，使得用戶可以用最少的基本元素模型構建最復雜的兩相流網絡。
展開 2017年4月26日，重慶，振動噪聲研討會暨聲源定位新產品巡回發布會
會議亮點：
西門子振動噪聲解決方案方法論：源—傳遞路徑—響應
發布全新的LMS聲學照相機（Sound Camera）
振動噪聲解決方案及最新技術進展
當今，無論是汽車、航空還是工業機械行業，其產品都面臨著性能要求更高，上市周期更短的研發壓力。對于產品的聲學特性研發也是如此，NVH工程師的壓力與日俱增。如何減少噪聲源？如何保證產品的聲學品質？如何設計并確認下一代產品的聲學屬性？如何準確高效的完成聲學研發工作？在仿真技術幫助研發人員大幅度縮短產品開發時間的同時，聲學測試技術也同樣不可或缺。
為增進國內聲學工程技術人員和研發決策者對噪聲測試分析技術在汽車、航空航天、及其他機電產品開發過程中的最新技術發展及應用，我們將于4月26日在重慶舉辦為期一天的振動噪聲研討會暨聲源定位新產品巡回發布會。
本次聲源定位新產品巡回發布會，將介紹聲學測試在工業領域的應用情況及總體趨勢，以及一系列聲學測試技術及高級的工程方法。幫助聲學研發工程師更好更快的完成產品開發。另外，全新的聲源定位解決方案是本次會議的亮點，用于快速進行故障診斷和詳細的工程分析。
會議信息：
時間：2017年4月26日（星期三）
地點：重慶長都假日酒店草莓廳
地址：重慶市渝北區五紅路96號
費用：免費
日程安排：
08:30-09:00 簽到
09:00-12:00
仿真與試驗（LMS）解決方案概覽
LMS聲源定位解決方案全覽
LMS Sound camera聲源定位新產品巡回發布
13:30-16:30 LMS Test.Lab產品及新功能介紹
旋轉機械NVH測試及最新進展
模態測試與分析及最新進展
數采系統及最新進展
問題解答
會務聯系人：柳女士，katia.liu@siemens.com，010-85292930
展開 褚教授專欄 | 波束形成聲源識別技術
2024/08/20 15:00-16:00 噪聲源識別網絡研討會
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波束形成聲源識別技術是利用一組傳聲器構成的陣列測量聲壓信號，基于特定方法后處理測得的聲壓信號來獲取被測對象表面的聲學成像圖，通過匹配光學照片等方式來確定聲源，又名“聲學照相機”，具有測量速度快、因適宜中遠距離測量而易于布置等優勢，在噪聲源識別、目標探測、故障診斷等領域被廣泛應用，自1974年由 Billingsley 和Kinns提出至今一直備受關注。
傳聲器陣列的結構形式決定波束形成聲源識別的空間范圍和應用場景。平面和球面是最常用的傳聲器陣列結構形式。平面傳聲器陣列的所有傳聲器共平面，幾何形狀有矩形網格形、圓環形、螺旋形、Fibonacci形、扇形輪形等；球面傳聲器陣列的所有傳聲器共球面，幾何形狀有開口球和剛性球。
平面傳聲器陣列適宜識別陣列前方局部區域內聲源，典型應用場景包括發動機噪聲源識別、道路及軌道車輛通過噪聲源識別等。憑借旋轉對稱性好和聲場記錄全面，球面傳聲器陣列能360°全景識別聲源，適宜在艙室等封閉環境內使用，典型應用場景包括汽車及高速列車車內噪聲源識別等。
傳聲器陣列測量聲壓信號的后處理方法決定波束形成聲源識別的性能。延遲求和（delay and sum, DAS）和球諧函數波束形成（spherical harmonics beamforming，SHB）是常用的傳統方法。平面傳聲器陣列采用DAS；球面傳聲器陣列理論上既可采用DAS 可采用SHB，實際上主要采用SHB（低頻表現更佳）。
展開 VirtualLab Unity應用：雙高斯照相機物鏡
在本案例中，將在 VLU 中演示雙高斯照相機物鏡的設計過程，包括初始系統生成、評價函數定義、優化以及結果展示。
VirtualLab Unity應用：雙高斯照相機物鏡
在本案例中，將在 VLU 中演示雙高斯照相機物鏡的設計過程，包括初始系統生成、評價函數定義、優化以及結果展示。
案例說明
設計結果
設計結果如下，像質，系統規格、額外系統限制以及加工要求均滿足預期設計目標。
優化后系統的3D光線追跡視圖
初始系統生成
評價函數定義
優化
高級感是如何煉成的 揭秘眾泰NVH開發
在整個排查過程中，不僅需要工程師的“順風耳”，還需要借助聽診器，聲學照相機等排查設備。
異響主觀評價首先要做的是車輛靜態評價，車輛靜態評價不需要昂貴的設備，通過專業工程師簡單的操作即可明確試驗車的一些明顯異響點。內飾件的摩擦、調節機構的匹配、運作機構的流暢性是這一環節的重點關注對象。
在做完了異響的靜態評價之后，需工程師將車輛開到特殊路況，按規定車速對車身、底盤、懸掛、內外飾、電器等系統進行整車動態異響評價。整車特殊道路異響試驗主要用于綜合評價及分析整車的異響問題。特殊路況的設置接近實際用戶較極限的使用工況，發現的問題具有很強實際價值。工程師們會根據主觀評價標準對整車的異響問題進行評分，按照分數的高低來決定問題的優先級。 特殊路況主要包括扭曲路，大鵝卵石路，比利時路，角鋼路，小鵝卵石路，粗糙瀝青路，瀝青路，水泥路等多種路況。
但整車特殊道路試驗條件不太穩定，有時難以復現偶發問題。工程師會在實驗室內，借助試驗設備，復現道路試驗過程中發現的問題。試驗室異響試驗包括整車四立柱法和零部件臺架法。整車四立柱試驗是從整車的角度，分析評判是否滿足要求，并排查產生問題的部位。零部件臺架試驗是從項目開發角度，要求在裝車之前，必須完成系統、部件的驗證。
在進行零部件臺架試驗時，工程師們會將零部件固定在特定的工裝夾具上，通過電磁激振頭對車身、零部件總成進行激勵，模擬路面行駛時的激勵進行振動試驗。零部件異響試驗用來評估和分析零部件的異響問題能否滿足要求，以判斷問題部位是否需要整改，如儀表板的異響試驗。
整車四立柱異響試驗是基于液壓伺服四通道道路模擬機，在實驗室內對整車進行異響評價，。四立柱試驗室試驗臺架主要針對車輛車身、底盤、內外飾和電器進行異響檢查和分析。
展開 聲學 | 建筑聲學與多功能劇場的發展：劇場的聲學效果
但聲學問題相對復雜，在較長距離的大空間中要“聽清”、“聽好”不是一件容易的事。
有2000多年歷史的古羅馬露天劇場，觀眾席布局為半圓型起坡，目的是讓人們盡可能靠近表演臺，有利于聲音的傳達。另外，舞臺設有高大的石材照壁，將更多的聲音反射到觀眾區域，演員也要使用夸張的面具以像喇叭一樣擴大聲音。位于西班牙梅麗達的古羅馬劇場，也將聲學效果作為設計的關鍵因素之一。中國古代集權制下，幾乎沒有民眾觀看大規模節目，會議、演出等一般在小范圍內進行，如五代名畫《韓熙載夜宴圖》描繪的音樂欣賞場面，演出者與觀眾距離很近。
100年前，人們對建筑聲學知之甚少，劇場的聲學效果只能順其自然。然而在1895年，位于美國波士頓的哈佛大學弗格藝術博物館（Fogg Art Museum）講演廳落成后，因觀眾無法聽清演講而不能使用。為解決該問題，年輕的物理學家賽賓（Wallace Clement Sabine，1868～1919）通過研究，提出了混響時間的概念，發現聽不清的原因在于房間容積過大，而吸聲太少，從而造成混響時間過長。應用建筑聲學理論，賽賓通過增加軟座墊的方法，成功地解決了這個問題。從那時起，建筑聲學出現于科學的殿堂，隨后賽賓聲名鵲起，被邀請進行波士頓音樂廳的聲學設計，該大廳優良的音質至今仍為全世界所稱道。
科學研究表明，混響時間對聲學效果起到決定性作用。以語言類為主的劇場，如會堂、話劇院、電影院等，聲音需要較高的清晰度，混響時間要短一些；而以音樂、歌舞、戲劇等表演類為主的廳堂，需要聲音更加飽滿、有韻味，混響時間則要長一些，并且不同的演出形式所對應的最佳混響時間也不同。
因此，影響現代劇場音質優劣的關鍵因素之一是與使用用途相適應的混響時間。
展開 基于comsol熱黏性聲學模塊仿真聲學超材料的聲學特性
研究內容：
傳統的聲學吸收器被用于具有與工作波長相當的厚度的結構，這在低頻范圍的實際應用中造成了主要障礙。我們提出了一種基于超表面的完美吸收體，能夠在極低頻區域實現聲波的完全吸收。具有深亞波長厚度至特征尺寸k＝223的超表面由多孔板和螺旋共面氣室組成。基于完全耦合的聲學熱力學方程和理論阻抗分析的模擬被用于揭示基礎物理和聲學性能，顯示出極好的一致性。
圖1.傳統微穿孔板與聲學超表面的結構示意圖
圖2.論文中阻抗分析和數值模擬的吸聲系數曲線
數值模擬：
在comsol中利用熱黏性聲學接口對聲學超材料的聲學特性進行仿真分析。建立的幾何模型如下所示。
圖3.幾何模型的構建
吸聲系數曲線的數值模擬值如下所示：
圖4.數值模擬中的吸聲系數
理論計算：
通過聲電類比法計算得到聲學超表面的吸聲系數，其理論計算如下：
首先由經典的微穿孔理論得到吸聲結構的聲阻抗和吸聲系數：
yc為環繞型腔體的等效聲阻抗：
在計算軟件中導入吸聲系數理論計算的公式，從而計算出吸聲系數曲線
吸聲系數曲線的理論計算值如下所示
圖5.理論計算得到的吸聲系數
綜上，理論計算和數值分析的吸聲系數曲線具有很好的一致性，同時與論文中的結果完全相同。
最后，有相關需求歡迎通過公眾號“320科技工作室”聯系我們
展開 美國聲學學會 | 聲學專利評述7
—EEU
11,570,551：帶有多個隔膜的聲學接收器
Shehab Albahri et al., assignors to KNOWLES ELECTRONICS, LLC
這項專利涉及助聽器和類似的東西，其中聲音是根據施加在隔膜上的電信號產生的。在一些實施例中，可能有兩個或多個隔膜在單獨的體積中運動，以便在緊湊的裝置中實現良好的性能
11,572,766：提高地下地層基質滲透率的波形能量產生系統和方法
Steve Lonnes et al., assignors to ExxonMobil Upstream Research Company
本專利涉及提高碳氫化合物(如石油)井產量的方法。其基本思想是在待鉆點產生裂縫，以增加向該點的石油流量;為了達到這個目的，振蕩力以局部共振頻率作用于正在鉆取的區域。討論了機械方法和裝置。—EEU
11,575,990：多聲區通信系統
Tobias Herbig et al., assignors to Cerence Operating Company
豪華轎車的內部安靜得令人印象深刻，但在任何其他類型的車輛中都會有大量的背景噪音。這項專利描述了一種通信系統，可以讓乘客在不觸發聲音反饋的情況下彼此交談。與其他系統相比，可以容納三個或更多區域。創建一個動態矩陣，分析麥克風和揚聲器之間的距離，然后為單個信號通路創建陷波濾波器。—GLA
信息源于：ASA
文章來源：21dB聲學人
展開 聲學發展史之——智能聲學
前言
最近看到阿里巴巴的精靈聲學團隊的和波士頓聲學的合作，提出這是在“智能聲學”技術框架下融合調音的一次嘗試。這應該是國內廠商第一次提出類似概念，并且講解了完整的體系。智能聲學，其實并不是一個公認的聲學分支的專有名詞。若把這個詞拆分成“智能”和“聲學”，可能更好理解。智能家庭（Home automation），也稱智慧家庭或者家庭自動化，是為將智能化信息技術帶進家庭生活，從而提升居家生活品質的一種理念。智能家庭在2020年的市場規模近650億美元，預計在2028年達到1630億美元。而聲學作為重要的信息交互渠道，無論是語音交互/識別，還是各種提升聽音體驗的音頻技術，都在智能家庭中起到了越來越重要的角色。所以我粗淺地概括，智能聲學即為在智能家庭中涉及到的聲學技術的總稱。那今天咱就嘮嘮，智能聲學的發展和涉及到的聲學技術。
智能聲學發展
智能家庭中最重要的聲學設備應該就是智能音箱了。2022年智能音箱的市場規模66億美元，在智慧家庭市場中占比超過10%。音箱在智能時代已經不僅僅能播放歌曲，而是一個融合了多傳感器、AI、以及語音和聲學算法等多種前沿技術的智能設備。
智能音箱可以說是始于2014年Amazon Echo的問世。Alexa作為其內部的AI核心，可以聽懂用戶的命令從而播放歌曲。自此智能音箱橫空出世，就迅速占領市場，并且逐步成為智能家庭的核心。除了播放歌曲外，智能音箱還逐漸擴展到居家的其他方面，比如可以問天氣、股市、旅行計劃、商店開門時間、網上購物，或者是其他的一些通用話題。同時，智能音箱也可以用來控制照明和空調系統，設置定時和鬧鐘等。智能音箱已然走進了居家生活的方方面面。
除了Echo，在國外相對比較成功的廠商還有Google，Sonos，蘋果以及哈曼。
展開 聲學所成功制備三維水下聲學隱身毯
圖b與圖d非常相似，證明了隱身毯的有效性（圖/畢亞峰）
該研究所提出的三維聲學隱身毯，解決了隱身結構中聲固耦合的問題，完善了設計并通過實驗證明了其全向有效性，在新型聲學隱身器件的實用化進程邁出了重要的一步，在未來水下反探測領域具有十分重要的應用前景。
論文第一作者為2015級博士生畢亞峰，通訊作者為楊軍、賈晗。該研究得到國家自然科學基金委、中科院青年創新促進會、聲學所“英才計劃”等資助。
聲學所成功制備三維水下聲學隱身毯
6月1日，中國科學院聲學研究所噪聲與振動重點實驗室研究員楊軍與副研究員賈晗帶領的超材料研究組，在《Applied Physics Letters》在線發表了最新研究成果“Experimental demonstration of three-dimensional broadband underwater acoustic carpet cloak”。該研究組首次成功制備出三維水下聲學隱身毯樣品，并通過實驗驗證了其隱身效果。
基于超材料的聲學隱身毯是一種以控制聲傳播路徑為手段的新型聲學隱身器件。
此前，該研究組在空氣中利用穿孔板結構實現了二維的聲學幻象（Journal of Applied Physics, http://dx.doi.org/10.1063/1.4775408），隨后進一步在水下利用周期分布的銅片制備出二維的水下聲學隱身毯樣品，并通過聲場測量驗證了有效性（Scientific Reports, http://www.nature.com/articles/s41598-017-00779-4）。
截至2017年底，基于超材料的新型水下隱身器件一直停留在二維狀態。然而，二維的隱身器件存在一定的局限性，從第三個方向進行探測的聲波可以輕易發現隱藏目標。
近期，該研究組通過精密的設計，利用周期性互相分隔的鋼條構建出水下八棱錐形的三維聲學隱身毯。
在水池實驗中，研究人員將聲學隱身毯覆蓋于被隱藏目標上，并對回波聲場進行測量。實驗結果證實，這個隱身體系的聲回波信號與平整反射面的聲回波信號相一致，成功實現對目標的聲隱藏，驗證了該隱身毯的有效性。
此外，在不同截面上，隱身體系的回波聲場表現一致，證明三維隱身毯可以躲過任意方向的探測聲波。
圖1. 水下聲學隱身毯樣品概念圖（左）和實物圖（右）。
展開 聲學基礎：聲波的特性介紹 附聲學基礎杜功煥下載
下載地址：聲學基礎杜功煥
聲學簡介 附下載LMS Virtual.Lab 聲學手冊下載
將此表達式插入波動方程并將其重新排列，可以得到時諧信號的亥姆霍茲方程（具有恒定的材料參數）
（6）
亥姆霍茲方程常常是對聲學問題進行數值分析或解析分析的基礎。為了求解波動方程或亥姆霍茲方程，我們應該將這些方程與描述所研究物理問題的材料參數、邊界條件和初始條件相結合。有關基本聲學的更多詳細信息，請參見參考資料 1-4 和下面的“控制方程的詳細推導”一節。
聲學范圍
在聲學中，聲音由傳播介質產生、在其中傳播并受其影響，最終被人們檢測、感知并進行分析。聲信號傳播過程的描述涉及許多不同的科學分支，包括工程、地球科學、生命科學和藝術。
例如，音樂家用鋼琴演奏出美妙的音符（音樂）；有些工程師研究拾音麥克風，而其他一些工程師則通過揚聲器對聲音的再現進行優化（電聲學）；建筑師和土木工程師確保聲音在音樂廳完美再現（室內聲學）；聽者的耳朵接收聲音（生理學），聽覺系統對聲音進行處理，隨后聽者便會感知到音樂（心理聲學）。
顯而易見，聲學在本質上涉及多個學科和多個物理場。在這里，我們主要討論與工程和地球科學相關的聲學物理原理。有關聲學的詳細分類，請參見《美國聲學學會雜志》（Journal of the Acoustical Society of America） 使用的 PACS classification。
下載地址：下載LMS Virtual.Lab 聲學手冊
展開 聲學超表面- 2015-PRA 基于聲學metasurface的異常折射
至此，關于這篇聲學超表面的文章就介紹完了。下面是幾點點評：
1，模數哥早就說過了，聲、光不分家。光學里的很多概念都可以在聲學里找到對應物。但是想把聲和光耦合起來，就非常困難了，畢竟兩個波的頻率相差太大，波矢（動量）失配太多了，模數哥以后會介紹這方面的大作。
2，正是因為光和聲在波動方面的一致性，所以其中的物理規律都非常一致。以至于仿真建模也是非常得像，邊界條件的選取，網格的劃分，都遵從一樣的道理。
作者： 模數哥
來源：Comsol科研助手
