伪随机序列扩散体群吸声特性研究

• 作 者: 杨健斌
• 机 构: 南京大学
• 出 处: 南京大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 伪随机序列扩散体 吸声共振频 共振峰 声学

伪随机序列扩散体具有可设计、扩散效果好、结构简单等优点，自发明以来得到大量的应用。在音乐厅、教堂、录音室等场所中，伪随机序列扩散体在产生高度扩散声场、增加混响感、避免回声、提高语言清晰度等方面发挥了重要的作用。有关伪随机序列扩散体的研究大部分集中在扩散性能的预测、量化和优化上。后来发现虽然没有使用吸声材料，但伪随机序列扩散体存在不可忽略的声吸收。近年来伪随机序列扩散体的吸声性能逐渐成为一个热点课题。前人对伪随机序列扩散体吸声的研究基本上是基于法向入射的假设，实验都在驻波管中进行。而实际应用时，声音从各个方向入射，在这个情况下，伪随机序列扩散体群的声吸收将变得比较复杂，因此研究其无规入射时的吸声特性是非常有意义的。
伪随机序列包括二次剩余序列、最大长度序列、原根序列等。本文以二次剩余序列扩散体为代表，研究了伪随机序列扩散体的吸声特性。首先简要介绍了伪随机序列扩散体的历史和应用，回顾了前人在研究扩散性能和吸声性能方面的工作。然后重点研究了二次剩余序列扩散体群的吸声特性。理论上，基于对扩散体表面声导纳的傅立叶分析方法，模拟计算了二次剩余序列扩散体在无规入射条件下的吸声特性，主要关注其吸声共振频率。这个方法对于其他伪随机序列扩散体也是有效的。然后在混响室中测量了在无规入射情况下七种不同形状和内部排列的二次剩余序列扩散体群的吸声系数。吸声系数曲线有两个明显的共振峰，扩散体群的形状对第一个共振峰的幅值有很大的影响，而第二个共振峰在设计频率附近。将混响室测量结果与数值模拟对比，验证了本文的方法能比较有效地预测扩散体群吸收的共振频率范围，可以指导扩散体的设计。最后在一个实际房间中对两种二次剩余序列扩散体群的实际效果进行了测量，并分析了其吸声特性对房间声学参数的影响。本文的方法也适用于其他伪随机序列扩散体。