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声辐射模态是声源表面的声辐射形式,是物体固有的属性,可用一组线性无关的基函数表出,由声源的形状决定,而与声源的材料特性无关。声源表面的声辐射可唯一由声辐射模态和声场分布模态展开表示。声辐射模态和声场分布模态不仅反映了声源的辐射性质和声场的分布模式,而且还包含了声源几何形状的影响。声场中任意一点的声压可由声场分布模态展开表示,利用声场中有限点的信息确定展开系数进而重构整个声场。
利用声辐射模态法对椭球状声源辐射声场进行重构,分析了模态阶数对相对误差的影响,以及模态阶数与频率的关系;同时深入探讨了声源形状变化对模态阶数选取的影响。研究发现利用较少的模态阶数即可得到很好的重构效果,且声源形状的变化对重构所需模态阶数的影响较小,因此可将该方法用于任意形状声源的重构,体现了此方法在声场重构中的优越性。重构中选取了几种不同形状的测量面即椭球状、球状、及立方体状,当测量点均匀分布在测量面上时三种类型测量面均可得到较好的重构效果。从对不同种测量面分析可得声辐射模态法对测量面形状要求较低,不需要测量面和声源共形。
在近场中同时含有传播波和倏逝波成分,重构近场时必须考虑倏逝波的影响,测量面距离的选取需要考虑这种影响。通过改变重构点的距离和测量面的距离分析对重构精度的影响,发现重构点离声源距离越小重构相对误差越大;当测量面靠声源越近同时利用较高的模态阶数时可使重构的精度提高。与其相比远场中由于没有倏逝波影响重构精度高且使用模态阶数较少,测量面不需要靠声源很近。