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本文将最小二乘法声场重建和声能量对比控制这两种声场控制技术引入扩声应用中,解决了目前阵列扩声系统声场优化方法存在的扩声效果固定、无法按需调节等问题,同时也克服了指向性可调线阵列产品仅对波束偏转角度进行调节、声场不均匀的缺陷。最小二乘法声场重建算法可以根据目标区域的分布产生特定形状的声场,在解决声场均匀度问题的同时实现灵活的声场调节。而声能量对比控制技术可以使扩声目标区域与其周围区域的声能比最大化,从而降低扩声传声器位置的声压级,抑制声反馈并增大系统可用增益。本文对这两种声场控制技术的理论及其在扩声系统中的应用进行了深入研究,主要针对声场均匀度和声反馈抑制问题,结合扩声应用的特点,研究了声场控制技术在扩声系统中的实现方式,并根据遇到的具体问题对声场控制算法进行了改进和完善。本文的主要内容及创新点如下: (1)将最小二乘法声场重建算法引入扩声系统中,研究了目标区域均匀声场分布所对应的目标函数设计方法,仿真和实验比较了该算法与未控制的阵列声场、延迟叠加波束控制方法的效果,证明了该目标函数设计的有效性。此外,仿真对比研究了扩声应用中的各个参数对声场重建效果的影响,为实际应用中的参数选择提供了指导。 (2)针对最小二乘法声场重建算法在宽带应用中存在的低频段目标区域声能量效率过低的问题,提出了基于能量比值约束的改进算法。通过约束目标区域声能量与阵列输出能量的比值,实现了对目标区域声能量效率的精确调节。同时利用声能量比值约束方法的特性,对均匀声场的目标函数设计进行了改进,进一步提升了目标区域声场均匀度。 (3)针对扩声系统中的声反馈问题,研究了声能量对比控制算法在扩声系统中的实现方式,并对时域声能量对比控制算法中的幅度响应平坦度约束条件进行了距离补偿和单点均衡的改进,以使其适应扩声应用中特定的控制点分布形式。仿真和实验结果证明了算法的有效性。 (4)针对频域声能量对比控制算法声场均匀度较低的缺陷,提出了基于频响方差和频响差分的两种空间上的声场均匀度约束条件,在保持其声反馈抑制性能的同时可获得更为均匀的目标区域声场分布。仿真结果表明频响方差约束条件可以在大部分频带上有效提升声场均匀度,而频响差分约束条件仅在目标区域范围较大时可以提升部分高频段的声场均匀度。 本文的研究结果证明了声场控制技术在扩声系统中可以实现更为灵活有效的声场调节,对于声场控制技术在扩声系统中的应用有着重要的指导意义。