CN103929706A - 用于测量声源产生的直达声的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了—种用于测量受声学环境噪声源Q₁和声学边界(例如，房间墙壁)反射的影响的受验声源(例如，扬声器)产生的直达声w_rad的装置及方法。采集装置14通过传感器1测量扫描范围G_m内多个测量点r_m处声场的状态变量p_t(r_m)，并且产生扫描数据集根据该数据集，分析器55确定与波方程的解的展开函数相关的系数识别器16利用扫描数据集为分析器55产生参数信息P，这是分离直达声w_rad与房间反射w_ref以及受验声源表面散射的其它波_wsec的基出。外推器(11)利用波展开的系数预测扫描范围G_m外的任意点直达声w_rad的状态变量

Description

用于测量声源产生的直达声的装置及方法

技术领域

本发明涉及—种用于确定受声学环境噪声源和声学边界(例如，房间墙壁)反射的影响的受验声源(例如，扬声器)产生的直达声的装置及方法。

因此，对直达声的评估需要不受限制的声场条件，这在消声室(anechoic room)中能够实现。对用在专业应用(例如，线阵列)中的大型扬声器系统，其远声场响应的测量需要具有被特殊处理过的墙壁的大型消声室，以确保低频声音被充分吸收。这里需要在非消声环境中进行准确的测量。

背景技术

下面将根据多个作者的近期研究活动来描述本发明及本发明的潜在问题，但是，本发明并不限定于该类型的应用。

M.Melon等人在第55卷第12期音频工程师协会杂志的第1077-1091页(2007年)中的“四种低音炮测量技术的比较”的论文中，探讨了多种可替换的方法。可通过对后到达房间的反射w_ref的脉冲响应进行加窗来分离受验声源Q0产生的高频直达声w_rad。这种方法不能用于低频直达声，因为低频直达声的相应波长没有小到可比于声源Q₀和周围边界面之间的最小距离。

G.Weinreich和E.Amold在第68卷第2期的美国声学学会杂志的第404-411页(1980年)发表的“用于测量声辐射场方法”的论文中，提出了一种根据在两个同心球面中测量的声压的阐述，测量受验声源Q₀直达声的全息输入输出场分离方法(IOFS)。

Melon在2012年4月23-27日法国南斯(Nantes，France)举办的2012声学学报年会会刊中发表的“采用场分离方法的低音炮测量：p-p和p-v公式的比较”论文中，将这种IOFS方法应用到扬声器中。如果表面S₀没有小到可比于扫描面S₁的大小，受验声源Q₀表面S₀反射和散射的声波会引起测量误差。

为了克服这个问题，C.-X.Bi在2012年4月23-27日法国南斯(Nantes，France)举办的2012声学学报年会会刊中发表的“利用球面波叠加方法进行自由场恢复”一文中，提出了—种全息原始声场分离方法(PSFS)，采用声阻抗和表面S₀的形状作为附加的输入信息。由于扬声器设计中采用的形状很复杂并且材料很多样，因此，不容易获取这些信息，并且因此实际上该方法通常不实用。

C.Langrenne在1997年Universite du Maine他的论文“Methodes de regularisationdu probleme inverse acoustique pour l’indentification de sources en milieu confine et pertube”中，提出了—种用于将直达声与表面S₀的反射和散射波进行分离的扰动方法。这种方法需要额外测量多个测量点r_m的声压p_t(r_m)，其中m＝1，...M，与此同时关闭受验声源Q₀并且激活外扫描表面S₂与房间边界S_B之间的空间内的多个位置r_e处的扰动声源Q₂(r_e)，其中e＝1，...，E。由于需要大量的测量值(E和M的乘积)来确定传递矩阵H，因此，这种扰动方法非常耗时。

已知的采用球面谐波的场分离方法，将频率限定在截止频率f_G≈55N/r₁以下，其中展开的最大阶数(order)N足够大，以足以接近半径为r₁的球面扫描面S₁围绕的场。

Melon通过将受验声源设置在声学硬地板上，扫描半空间中的球面上的声压。扫描面的中心对应于球面坐标系统的原点，并且作为根据球面谐波进行波展开的展开点r₀。因此，展开点r₀与受验声源的声学中心并不相同。利用安装在大型封闭空间内的多个换能器对扬声器系统进行全息测量，需要与大量测量点相关联的波展开具有大的阶数N，从而以足够的准确度描述声源的近场声压。

这就需要找到更简单/更可靠地可以测量受房间反射和环境噪声影响的受验声源Q₀直达声的方法，以克服已知方法的缺点。

发明内容

本发明提供一种装置及方法，用于测量围绕受验声源Q₀的多个测量点r_m的声压p_t(r_m)、声强或者声场的任意其它状态变量，测量点r_m通过围绕受验声源Q₀的扫描范围G_m的扫描矢量R＝[r₁，r₂，...r_m，...r_M]来定义。扫描范围G_m的内边界面S_in可以是紧密围绕受验声源而不切割(cutting)其表面S₀的球面、圆柱面或者其它任意合适的形状。面S_in与S₀之间应当存在最小空气体积(air volume)，用于评估受验声源Q₀的近场以及实现最高截止频率f_G，这里适用IOFS方法。近场测量的进一步优点在于直达声w_rad的幅值大于声学边界S_B与扫描范围G_m外表面S_out之间的外部声源Q₁产生的房间反射_wref和环境噪声的幅值。

测量的状态变量汇总为扫描数据集并且通过输出声波w_out与输入声波w_in的波展开来描述

$p_{G_m,t}^{Q_0,Q_1}=p_{G_m,\mathrm{out}}^{Q_0,Q_1}+p_{G_m,\mathrm{in}}^{Q_0,Q_1}=\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\Ψ}}_{G_m,\mathrm{out}}& {\mathrm{\Ψ}}_{G_m,\mathrm{in}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{C}_{\mathrm{out}}^{Q_0,Q_1}\\ C_{\mathrm{in}}^{Q_0,Q_1}\end{array}\right]---\left(1\right)$

采用系数

$\left[\begin{array}{c}{C}_{\mathrm{out}}^{Q_0,Q_1}\\ C_{\mathrm{in}}^{Q_0,Q_1}\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\Ψ}}_{G_m,\mathrm{out}}& {\mathrm{\Ψ}}_{G_m,\mathrm{in}}\end{array}\right]}^{-1}{P}_{G_m}^{Q_0,Q_1}---\left(2\right)$

以及展开函数Ψ_Gm，out和Ψ_Gm，in。

本发明公开了—种新的PSFS方法，用于将直达声w_rad与表面S₀散射的第二声波w_sec进行分离。PSFS方法利用通过声学扫描处理所提供的信息。该方法不能确定根据声阻抗和S₀的几何形状传播到表面S₀的速度根据本发明，测量描述输入声波w_in波系数C_in与第二声波w_sec波系数C_sec之间的关系的传递函数f

C_sec＝f(C_in)。   (3)

当直达声被削弱并且仅仅剩下房间反射波、驻波以及其它混响声波分量时，利用脉冲响应的后面部分(1ate part)，从扫描数据集推导出传递函数f的参数P。任意测量点r_m的混响声波部分的声压

$p_{r,w}^{Q_0,Q_1}(r_m,t)=h_{s,w}^{Q_0,Q_1}(r_m,t)*u\left(t\right)---\left(4\right)$

可以通过线性滤波器将激励u(t)与窗口脉冲响应

$h_w^{Q_0,Q_1}(r_m,t)=W\left(t\right)h_t^{Q_0,Q_1}(r_m,t)=W\left(t\right){\mathrm{FT}}^{-1}\left\{\frac{p_t^{Q_0,Q_1}(r_m,\mathrm{\ω})}{U\left(\mathrm{\ω}\right)}\right\}---\left(5\right)$

进行卷积来确定。

使用展开函数，利用第二IO场分离方法确定输入和输出混响声波的波系数

$\left[\begin{array}{c}{C}_{\mathrm{out},w}^{Q_0,Q_1}\\ C_{\mathrm{in},w}^{Q_0,Q_1}\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\Ψ}}_{G_m,\mathrm{out}}& {\mathrm{\Ψ}}_{G_m,\mathrm{in}}\end{array}\right]}^{-1}{p}_{G_{m,w}}^{Q_0,Q_1}.---\left(6\right)$

这些波系数是确定第二声波的波系数的基础

$C_{\sec }^{Q_0,Q_1}=f(C_{\mathrm{in}}^{Q_0,Q_1},C_{\mathrm{in},w}^{Q_0,Q_1},C_{\mathrm{out},w}^{Q_0,Q_1})=k_x{C}_{\mathrm{out},w}^{Q_0,Q_1}---\left(7\right)$

该第二声波的透射参数为

$k_x=\frac{<C_{\mathrm{in}}^{Q_0,Q_1},C_{\mathrm{in},w}^{Q_0,Q_1}>}{<C_{\mathrm{in},w}^{Q_0,Q_1},C_{\mathrm{in},w}^{Q_0,Q_1}>}.---\left(8\right)$

可供造择地，第二波系数

$C_{\sec }^{Q_0,Q_1}=f(C_{\mathrm{in}}^{Q_0,Q_1},C_{\mathrm{in},w}^{Q_0,Q_1}{C}_{\mathrm{out},w}^{Q_0,Q_1})=k_x(C_{\mathrm{out},w}^{Q_0,Q_1}-k_t{C}_{\mathrm{in},w}^{Q_0,Q_1})+k_t{C}_{\mathrm{in}}^{Q_0,Q_1}---\left(9\right)$

可利用透过系数(transparency factor)

$k_t=1-\frac{\left|\right|C_{\mathrm{out},w}^{Q_0,Q_1}-C_{\mathrm{in},w}^{Q_0,Q_1}\left|\right|}{\left|\right|C_{\mathrm{in},w}^{Q_0,Q_1}\left|\right|+\left|\right|C_{\mathrm{out},w}^{Q_0,Q_1}\left|\right|}---\left(10\right)$

来确定。

透射参数k_x和透过系数k_t都取决于受验声源Q₀相对于边界面S_B的特殊的位置和方向，这与在扰动方法中传递矩阵H不依赖于边界面S_B正好相反。

受验声源Q₀发射的直达声w_rad的波系数

$C_{\mathrm{rad}}^{Q_0}\&ap;C_{\mathrm{ps}}^{Q_0}=C_{\mathrm{out}}^{Q_0,Q_1}-C_{\sec }^{Q_0,Q_1},f<f_G,---\left(11\right)$

可利用IOFS方法和新的PSFS方法的结果来确定。

本发明进一步的特点在于通过IOFS误差矢量

$e_{\mathrm{io}}=p_{G_{m,t}}^{Q_0,Q_1}-\&lsqb;{\mathrm{\&Psi;}}_{G_m,\mathrm{out}}{\mathrm{\&Psi;}}_{G_m,\mathrm{in}}\&rsqb;\left[\begin{array}{c}{C}_{\mathrm{out}}^{Q_0,Q_1}\\ C_{\mathrm{in}}^{Q_0,Q_1}\end{array}\right]---\left(12\right)$

来监测IOFS方法的使用可靠性，该IOFS误差矢量描述了扫描范围G_m内的测量点r_M的测量声压与扩展声压之间的不匹配度。

通过输入声波与混响分量之间的相关系数

$c_x=\frac{<C_{\mathrm{in}}^{Q_0,Q_1},C_{\mathrm{in},w}^{Q_0,Q_1}>}{\sqrt{<C_{\mathrm{in}}^{Q_0,Q_1},C_{\mathrm{in}}^{Q_0,Q_1}><C_{\mathrm{in},w}^{Q_0,Q_1},C_{\mathrm{in},w}^{Q_0,Q_1}>}}=\frac{<C_{\mathrm{in}}^{Q_0,Q_1},C_{\mathrm{in},w}^{Q_0,Q_1}>}{\left|\right|C_{\mathrm{in}}^{Q_0,Q_1}\left|\right|\left|\right|C_{\mathrm{in},w}^{Q_0,Q_1}\left|\right|},---\left(13\right)$

可对新的PSFS方法的有效性进行和评估。

如果IO误差矢量的范数(norm)||e_io||超过预先没定的阈值或者相关系数c_x很小，那么通过场分离方法确定的波系数就非常不准确。这发生在高于由最大阶数N和扫描范围G_m的大小共同决定的截止频率f_G时。

根据本发明，确定在频率方面直达声的波系数高于交叉频率f_C，通过可替换的方法，产生包含声压

$p_{r,w_{\mathrm{dir}}}^{Q_0,Q_1}(r_m,t)=\left(W_{\mathrm{dir}}{\mathrm{FT}}^{-1}\right\{\frac{p_t^{Q_0,Q_1}(r_m,\mathrm{\&omega;})}{U\left(\mathrm{\&omega;}\right)}\left\}\right)*u\left(t\right)---\left(14\right)$

的滤波数据集声压作为激励u(t)和由时间窗W_dir选通的脉冲响应的卷积。这里给出了直达声的波系数

可替换的方法的有效性可通过窗口误差矢量

$e_w=p_{S_{\mathrm{out}},t}^{Q_0,Q_1}-{\mathrm{\&Psi;}}_{S_{\mathrm{out}},\mathrm{out}}{C}_w^{Q_0,Q_1}---\left(16\right)$

来评估，窗口误差矢量描述了扫描范围G_m内的外表面S_out的测量声压与扩展声压之间的偏离。当窗口W_dir不能将直达声w_rod与房间反射w_ref分离开时，窗口误差范数||e_w||就上升到较低频率。

通过在可替换的方法中选择产生最小误差矢量范数||e_w||和||e_io||的—种方法，可以确定可供选择方法中的最优交叉频率f_C。

相关联的误差系数展开的波系数

能够被用于外推出相对误差

$e_{\mathrm{rad}}\left(r\right)=\frac{\left|{\mathrm{\&Psi;}}_{r,\mathrm{out}}{E}_{\mathrm{rad}}\right|}{\left|P_{\mathrm{rad}}^{Q_0}\left(r\right)\right|}---\left(18\right)$

以及扫描范围G_m外的任意观测点r的所预测的直达声的有效性。

如果采用多个相同性能的麦克风，通过同步多通道采样，在所有点r_m，其中，m＝1，...，M，同时测量声压p_t(r_m)，那么，场分离方法仅能够分离原始声波w_rad与环境噪声源Q₁产生的非相干噪声w_n。ise。

—种成本有效的替换是利用单个麦克风进行连续扫描处理，因为传感器的幅值和相位响应所引起的任意线性失真都不会影响全息处理。此外，与角分辨率相关的测量点最大数值和展开阶数仅仅通过扫描处理时间和对扫描数据集的数值处理来限定。

连续扫描处理需要—种新技术，用于对被与激励u(t)不相干的环境噪声w_noise损坏的无效测量值进行检测。根据本发明，在扫描范围G_m内，在比测量声压p_t(r_m)的第一麦克风距离受验声源Q₀更远的距离处，第二麦克风测量声压p_t(r_a)。如果信噪比

$\mathrm{SNR}=20\log \left(\frac{\left|p_t\left(r_m\right)\right|}{\left|p_t\left(\mathrm{ra}\right)\right|}\right)---\left(19\right)$

低于预先设定的阈值，那么测量声压p_t(r_m)就是无效的。通过重复测量相同激励u(t)下的同一测量点r_m并且对测量的声压p_t(r_m)取平均，可以提高SNR(信噪比)。通过取平均，排除—部分被脉冲扰动损坏并且具有非常小的SNR的声压信号p_t(r_m)，以及可以仅仅将多个测量值中的有效部分整合为有效的响应，存储到所述扫描数据集中。

由于连续扫描非常耗时，因此这里要求需要的测量点r_m的数量M最小。但是，测量点r_m的数量M，其中，m＝1，...，M，限定了展开阶数N和测量指向性的角分辨率。例如，根据球面参考函数的展开需要至少M＝2(N+1)²个测量点，用于分离输入和输出的声场并且用于确定与阶数N相关的直达声的波系数。

与现有技术相反，全息测量被实现为自适应技术，研究扫描分析与全息分析之间的互相关性。初步全息分析利用在中采集的第—扫描数据，用于确定受验声源Q₀的几何性能和声学性能，并且适应性地确定冗余测量点的最优位置。

根据受验声源Q₀表面S₀的形状分别推导出扫描范围G_m的内表面S_in和外表面S_out。例如，小口径多路扬声器适合的扫描面是圆柱面。

在η(ω，n)≤η₀≤η(ω，n+1)的范围内，寻找阶数n来确定，作为频率ω的函数的展开阶数N(ω)＝n(ω)的最优值，其中系数c_n，m对总的声波能量的相对贡献

$\mathrm{\&eta;}(\mathrm{\&omega;},n)=\frac{\underset{m=-n}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{n,m,\mathrm{rad}}{\left(\mathrm{\&omega;}\right)}^2}{\underset{j=0}{\overset{N_{\max }}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{m=-j}{\overset{j}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{j,m,\mathrm{rad}}{\left(\mathrm{\&omega;}\right)}^2},n=1,...,N_{\max }\left(\mathrm{\&omega;}\right)---\left(20\right)$

刚好在预先设定的界限η₀之下。

扫描范围G_m内测量点r_m的密度和分布以及它们与原点的距离r_m取决于受验声源Q₀的声学性能。例如，具有高指向性的专业扬声器需要在扬声器的主辐射方向比扬声器后侧具有更多的测量点。对于这些装置，有利地是，可将扫描范围G_m划分为多个子区间G₁，G₂，...，这些子区间的测量点密度各不相同，对应于要求的角分辨率。通过插入低阶的波场展开产生的点，可以扩大包含低密度测量点的扫描数据集。所有子区间的测量数据和实际数据者将结合到随后的高阶波展开中并受其支配，其中，系数的总数量(N+1)²/2可以大于测量点的总数量M。

展开点r₀(ω)的位置对于以最低阶数N产生可接受拟合误差的波扩展的快速收敛至关重要。受验声源Q₀的声学中心是一个好的选择，其在大多数采用多个换能器的扬声器系统中是频率ω的函数。通过由脉冲响应推导出的群延迟、扫描范围G_m内的最大声压、波展开的最小拟合误差、或者通过对波展开系数的解读，可以检测出声学中心。例如，通过利用

$r_0\left(\mathrm{\&omega;}\right)=\left[\begin{array}{c}{x}_e\left(\mathrm{\&omega;}\right)\\ y_e\left(\mathrm{\&omega;}\right)\\ z_e\left(\mathrm{\&omega;}\right)\end{array}\right]=\frac{\sqrt{3}}{k}\left[\begin{array}{c}\frac{1}{\sqrt{2}}\mathrm{Im}\left\{\frac{C_{1,-1}\left(\mathrm{\&omega;}\right)-C_{\mathrm{1,1}}\left(\mathrm{\&omega;}\right)}{C_{\mathrm{0,0}}\left(\mathrm{\&omega;}\right)}\right\}\\ \frac{1}{\sqrt{2}}\mathrm{Re}\left\{\frac{C_{1,-1}\left(\mathrm{\&omega;}\right)-C_{\mathrm{1,1}}\left(\mathrm{\&omega;}\right)}{C_{\mathrm{0,0}}\left(\mathrm{\&omega;}\right)}\right\}\\ \mathrm{Re}\left\{\frac{C_{\mathrm{1,0}}\left(\mathrm{\&omega;}\right)}{C_{\mathrm{0,0}}\left(\mathrm{\&omega;}\right)}\right\}\end{array}\right]---\left(21\right)$

球面波展开的零阶和一阶系数就给出了对与最优展开点对应的声学中心的很好的估值。与声学中心相关的信息还可用于在连续扫描处理中，优化扫描范围G_m的形状以及优化测量点在扫描矢量R[l+1]中的位置。

根据本发明，通过利用指向性图案的轴对称和镜像对称信息以及扫描数据集的全息分析提供的对称轴取向信息A[l]，可以进一步减少测量点的数量。例如，具有大致轴向对称指向性的声源，可以通过球面展开函数的子集、以及由显著较少数量M的测量点就能确定的系数c_n，0，d，其中n＝0，1，...，N，进行建模，其中M＞N。对称信息A[l]已经能够根据在连续扫描处理过程中采集的第一测量数据推导出来，并且可用于优化扫描处理和全息分析。

如果受验声源不对称，那么通过去掉(remove)对直达声w_rda辐射声功率贡献很小的标识符(identification)中的展开函数和相关的波系数，就可以减少测量点的总数量M。通过贡献率

$r_j\&lsqb;l\&rsqb;=\frac{{\mathrm{JC}}_{j,\mathrm{rad}}{\left[l\right]}^2}{\frac{1}{J}\underset{k=1}{\overset{J}{\mathrm{\&Sigma;}}}{C}_{k,\mathrm{rad}}{\left[l\right]}^2},j=1,...,J---\left(22\right)$

可以评估每个系数C_j，rad在其它波系数中的贡献。

根据本发明，利用展开函数的稀疏集，通过迭代处理对扫描数据集进行全息分析，这里在每个步骤l中将具有低贡献率r_j[j]的系数C_j，rad[l]替换为高阶展开函数的系数，这可以提高展开的准确度和角分辨率。

所附的权利要求书中公开了(setforthin)本发明的具体实施例。参照下文中描述的实施例，本发明的这些方面和其它方面将会是显而易见的并且将得到阐述。

附图说明

参照附图，仅仅通过示例，将描述本发明进一步的细节、方面和实施例。为了简明和清楚地描述了附图中的元件(elements)，并且这些元件没有必要按比例画出(drawnto scale)。

图1示意性地示出了采用IOFS方法的直达声全息测量。

图2示出了基于表面声阻抗的PSFS方法，用于分离散射波。

图3示出了基于外部声源Q₂扰动的PSFS方法。

图4示意性地示出了基于改进PSFS方法的全息测量。

图5示出了基于混响声产生传递参数P的识别器(identifier)的实施例。

图6示出了使用IOFS方法和改进PSFS方法的分析器的实施例。

图7示出了确定最优展开点的测量系统的实施例。

图8示出了采用具有测量点密度的两个扫描范围G₁和G₂的测量系统的实施例。

图9示出了使用所选择的展开函数的分析器的实施例。

在所有的附图中，相同的或者至少具有相同功能的图形元件，特征及信号都具有相同的附图标记，另有明确说明的除外。

具体实施方式

图1示出了—种IOFS方法，用于测量处于试验2下的声源Q₀在受到发生器8产生的激励信号u(t)的激励时在观测点r处产生的直达声采集装置4利用传感器1测量在靠近处于试验2下的声源在两个球面扫描面S₁和S₂上的声压p_t(r_m)或其它声学状态变量，并且分别利用存储装置7和9收集两个扫描数据集和中的声压信号。

直达声w_rad在边界S_B的房间反射产生的混响声w_ref以及外部声源Q₁产生的噪声w_noise，进入到输入波_win中的扫描面，并且通过反射、衍射和散射在处于试验2下的装置的表面S₀上产生第二声波w_sec。第二声波w_sec与直达声w_rad的叠加在两个扫描面形成输出波w_out。

在频率为ω的声场中，点r处的总声压

$\begin{array}{c}{p}_t(r,\mathrm{\&omega;})=p_t(r,\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;},\mathrm{\&omega;})=p_{\mathrm{out}}^{Q_0,Q_1}(r,\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;},\mathrm{\&omega;})+p_{\mathrm{in}}^{Q_0,Q_1}(r,\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;},\mathrm{\&omega;})\\ =\underset{n=0}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{m=-n}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{n,m,\mathrm{out}}\left(\mathrm{\&omega;}\right)h_n^{\left(1\right)}\left(\mathrm{kr}\right)Y_n^m(\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;})+\underset{n=0}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{m=-n}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{n,m,\mathrm{in}}\left(\mathrm{\&omega;}\right)h_n^{\left(2\right)}\left(\mathrm{kr}\right)Y_n^m(\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;})\\ =\underset{j=1}{\overset{J}{\mathrm{\&Sigma;}}}{C}_{j,\mathrm{out}}^{Q_0,Q_1}\left(\mathrm{\&omega;}\right){\mathrm{\&psi;}}_{j,\mathrm{out}}(r,\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;},\mathrm{\&omega;})+\underset{j=1}{\overset{J}{\mathrm{\&Sigma;}}}{C}_{j,\mathrm{in}}^{Q_0,Q_1}\left(\mathrm{\&omega;}\right){\mathrm{\&psi;}}_{j,\mathrm{in}}(r,\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;},\mathrm{\&omega;})\end{array}---\left(23\right)$

被展开为分别对应于输出波_毗ut和输入波w_加的声压分量和两个分量被展开在包含展开函数Ψ_j，out和Ψ_j，in的序列中，展开函数Ψ_j，out和Ψ_j，in的权重系数为C_j，out和C_j，in。

波方程在笛卡尔、圆柱面以及球面坐标中的解，最佳候选是展开函数。例如，展开函数描述了在球面坐标中，球面谐波的角度相关性以及在第一类和第二类汉克尔函数和在展开点的径向相关性。展开点_r0是坐标系的原点。

输出波w_out的声压

$\begin{array}{c}{p}_{\mathrm{out}}^{Q_0,Q_1}(r,\mathrm{\&omega;})=p_{\mathrm{out}}^{Q_0,Q_1}(r,\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;},\mathrm{\&omega;})=p_{\mathrm{rad}}^{Q_0}(r,\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;},\mathrm{\&omega;}){+p}_{\sec }^{Q_0,Q_1}(r,\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;},\mathrm{\&omega;})\\ =\underset{n=0}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{m=-n}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{n,m,\mathrm{rad}}\left(\mathrm{\&omega;}\right)h_n^{\left(1\right)}\left(\mathrm{kr}\right)Y_n^m(\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;})+\underset{n=0}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{m=-n}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{n,m,\sec }\left(\mathrm{\&omega;}\right)h_n^{\left(1\right)}\left(\mathrm{kr}\right)Y_n^m(\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;})\\ =\underset{j=1}{\overset{J}{\mathrm{\&Sigma;}}}{C}_{j,\mathrm{rad}}^{Q_0}\left(\mathrm{\&omega;}\right){\mathrm{\&psi;}}_{j,\mathrm{out}}(r,\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;},\mathrm{\&omega;})+\underset{j=1}{\overset{J}{\mathrm{\&Sigma;}}}{C}_{j,\sec }^{Q_0,Q_1}\left(\mathrm{\&omega;}\right){\mathrm{\&psi;}}_{j,\mathrm{out}}(r,\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;},\mathrm{\&omega;})\end{array}---\left(24\right)$

包括直达声的声压和第二波w_sec的声压

可替换的展开描述了总声压

$\begin{array}{c}{p}_t(r,\mathrm{\&omega;})=p_t(r,\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;},\mathrm{\&omega;})=p_{\mathrm{sw}}^{Q_0,Q_1}(r,\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;},\mathrm{\&omega;})+p_{\mathrm{ex}}^{Q_0,Q_1}(r,\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;},\mathrm{\&omega;})\\ =\underset{n=0}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{m=-n}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{n,m,\mathrm{sw}}\left(\mathrm{\&omega;}\right)(h_n^{\left(1\right)}\left(\mathrm{kr}\right)+h_n^{\left(2\right)}\left(\mathrm{kr}\right))Y_n^m(\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;})+\underset{n=0}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{m=-n}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{n,m,\mathrm{ex}}\left(\mathrm{\&omega;}\right)h_n^{\left(1\right)}\left(\mathrm{kr}\right)Y_n^m(\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;})\\ =\underset{n=0}{\overset{N_1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{m=-n}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{n,m,\mathrm{sw}}\left(\mathrm{\&omega;}\right)2j_n\left(\mathrm{kr}\right)Y_n^m(\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;})+\underset{n=0}{\overset{N_2}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{m=-n}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{n,m,\mathrm{ex}}\left(\mathrm{\&omega;}\right)h_n^{\left(1\right)}\left(\mathrm{kr}\right)Y_n^m(\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;})\\ =\underset{j=1}{\overset{J_1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{C}_{j,\mathrm{sw}}^{Q_0,Q_1}\left(\mathrm{\&omega;}\right){\mathrm{\&psi;}}_{j,\mathrm{sw}}(r,\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;},\mathrm{\&omega;})+\underset{j=1}{\overset{J_2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{C}_{j,\mathrm{ex}}^{Q_0,Q_1}\left(\mathrm{\&omega;}\right){\mathrm{\&psi;}}_{j,\mathrm{out}}(r,\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;},\mathrm{\&omega;})\end{array}---\left(25\right)$

是由系数表示的驻波w_sw和系数表示的冗余波w_ex的叠加。

冗余声压

$\begin{array}{c}{p}_{\mathrm{ex}}^{Q_0,Q_1}(r,\mathrm{\&omega;})=p_{\mathrm{ex}}^{Q_0,Q_1}(r,\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;},\mathrm{\&omega;})=p_{\mathrm{rad}}^{Q_0}(r,\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;},\mathrm{\&omega;}){+p}_{\mathrm{scat}}^{Q_0,Q_1}(r,\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;},\mathrm{\&omega;})\\ =\underset{n=0}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{m=-n}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{n,m,\mathrm{rad}}\left(\mathrm{\&omega;}\right)h_n^{\left(1\right)}\left(\mathrm{kr}\right)Y_n^m(\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;})+\underset{n=0}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{m=-n}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{n,m,\mathrm{scat}}\left(\mathrm{\&omega;}\right)h_n^{\left(1\right)}\left(\mathrm{kr}\right)Y_n^m(\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;})\\ =\underset{j=1}{\overset{J}{\mathrm{\&Sigma;}}}{C}_{j,\mathrm{rad}}^{Q_0}\left(\mathrm{\&omega;}\right){\mathrm{\&psi;}}_{j,\mathrm{out}}(r,\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;},\mathrm{\&omega;})+\underset{j=1}{\overset{J}{\mathrm{\&Sigma;}}}{C}_{j,\mathrm{scat}}^{Q_0,Q_1}\left(\mathrm{\&omega;}\right){\mathrm{\&psi;}}_{j,\mathrm{out}}(r,\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;},\mathrm{\&omega;})\end{array}---\left(26\right)$

包括受验声源Q₀产生的直达声w_rad和在表面S₀散射和反射的声波w_scat。

测量点r_m，其中，m＝1，...，M，在扫描面S∈{S₁，S₂，...}上的总声压可被汇总为扫描数据集

$\begin{array}{c}{p}_{S,t}^{Q_0,Q_1}=p_{S,\mathrm{in}}^{Q_0,Q_1}+p_S^{Q_0,Q_1}={\mathrm{\&Psi;}}_{S,\mathrm{in}}{C}_{\mathrm{in}}^{Q_0,Q_1}+{\mathrm{\&Psi;}}_{S,\mathrm{out}}{C}_{\mathrm{out}}^{Q_0,Q_1}\\ =p_{S,\mathrm{in}}^{Q_0,Q_1}+p_{S,\mathrm{rad}}^{Q_0}+p_{S,\sec }^{Q_0,Q_1}={\mathrm{\&Psi;}}_{S,\mathrm{in}}{C}_{\mathrm{in}}^{Q_0,Q_1}+{\mathrm{\&Psi;}}_{S,\mathrm{out}}(C_{\mathrm{rad}}^{Q_0}+C_{\sec }^{Q_0,Q_1})\\ =p_{S,\mathrm{sw}}^{Q_0,Q_1}+p_{S,\mathrm{ex}}^{Q_0,Q_1}=({\mathrm{\&Psi;}}_{S,\mathrm{out}}+{\mathrm{\&Psi;}}_{S,\mathrm{in}})C_{\mathrm{sw}}^{Q_0,Q_1}+{\mathrm{\&Psi;}}_{S,\mathrm{out}}{C}_{\mathrm{ex}}^{Q_0,Q_1}\\ =p_{S,\mathrm{sw}}^{Q_0,Q_1}+p_{S,\mathrm{ex}}^{Q_0,Q_1}={\mathrm{\&Psi;}}_{S,\mathrm{sw}}{C}_{\mathrm{sw}}^{Q_0,Q_1}+{\mathrm{\&Psi;}}_{S,\mathrm{out}}{C}_{\mathrm{ex}}^{Q_0,Q_1}\\ =p_{S,\mathrm{sw}}^{Q_0,Q_1}+p_{S,\mathrm{rad}}^{Q_0}+p_{S,\mathrm{scat}}^{Q_0,Q_1}={\mathrm{\&Psi;}}_{S,\mathrm{sw}}{C}_{\mathrm{sw}}^{Q_0,Q_1}+{\mathrm{\&Psi;}}_{S,\mathrm{out}}(C_{\mathrm{rad}}^{Q_0}+C_{\mathrm{scat}}^{Q_0,Q_1})\end{array}---\left(27\right)$

其中展开利用声压矢量

$P_{S,d}^Q={\left[\begin{array}{cccc}{p}_d(r_1,\mathrm{\&omega;})& p_d(r_2,\mathrm{\&omega;})& ...& p_d(r_M,\mathrm{\&omega;})\end{array}\right]}^T---\left(28\right)$

波系数

$C_d^Q={\left[\begin{array}{cccc}{C}_{1,d}\left(\mathrm{\&omega;}\right)& C_{2,d}\left(\mathrm{\&omega;}\right)& ...& C_{J,d}\left(\mathrm{\&omega;}\right)\end{array}\right]}^T---\left(29\right)$

以及展开矩阵

具有表示声波分量的指标

d∈{t，in，out，ex，scat，sw，sec，rad}   (31)

以及表示声源的指标

Q∈{Q₀，Q₁，Q₂，...}。   (32)

方程式(27)中的展开对应于波系数之间的以下关系：

$C_{\mathrm{out}}^{Q_0,Q_1}=C_{\sec }^{Q_0,Q_1}+C_{\mathrm{rad}}^{Q_0}=C_{\mathrm{sw}}^{Q_0,Q_1}+C_{\mathrm{ex}}^{Q_0,Q_1}=C_{\mathrm{sw}}^{Q_0,Q_1}+C_{\mathrm{scat}}^{Q_0,Q_1}+C_{\mathrm{rad}}^{Q_0}.---\left(33\right)$

$C_{\mathrm{in}}^{Q_0,Q_1}=C_{\mathrm{sw}}^{Q_0,Q_1}$

在IOFS方法13中波系数和通过

$\left[\begin{array}{c}{C}_{\mathrm{cx}}^{Q_0,Q_1}\\ C_{\mathrm{sw}}^{Q_0,Q_1}\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\&Psi;}}_{S_1},\mathrm{ex}& {\mathrm{\&Psi;}}_{S_1},\mathrm{sw}\\ {\mathrm{\&Psi;}}_{S_2},\mathrm{ex}& {\mathrm{\&Psi;}}_{S_2},\mathrm{sw}\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}{p}_{S_1,t}^{Q_0,Q_1}\\ p_{S_2,t}^{Q_0,Q_1}\end{array}\right]---\left(34\right)$

或者通过在球面扫描面S₁和S₂进行积分而得到，由E.Williams描述在学术出版社1999年出版的傅立叶声学一书的第7.4章中。

外推器11利用分析器55中的冗余声波系数确定扫描面外任意观测点r处直达声的声压

$p_{\mathrm{rad}}^{Q_0}(r,\mathrm{\&omega;})=p_{\mathrm{rad}}^{Q_0}(r,\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;},\mathrm{\&omega;})=\underset{n=0}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{m=-n}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{n,m,\mathrm{rad}}\left(\mathrm{\&omega;}\right)h_n^{\left(1\right)}\left(\mathrm{kr}\right)Y_n^m(\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;}).---\left(35\right)$

图2示出了结合IOFS方法和PSFS方法的全息测量。通过IOFS方法13估算系数和将该系数提供给接下来的PSFS方法10，在直达声压的展开中产生系数

$\begin{array}{c}{p}_{S,\mathrm{rad}}^{Q_0}=p_{S,t}^{Q_0,Q_1}-p_{S,\mathrm{sw}}^{Q_0,Q_1}-p_{S,\mathrm{scat}}^{Q_0,Q_1}=p_{S,\mathrm{cx}}^{Q_0,Q_1}-p_{S,\mathrm{scat}}^{Q_0,Q_1}\\ ={\mathrm{\&Psi;}}_{S,\mathrm{out}}[C_{\mathrm{out}}^{Q_0,Q_1}-C_{\mathrm{sw}}^{Q_0,Q_1}-C_{\mathrm{scat}}^{Q_0,Q_1}]={\mathrm{\&Psi;}}_{S,\mathrm{out}}[C_{\mathrm{ex}}^{Q_0,Q_1}-C_{\mathrm{scat}}^{Q_0,Q_1}]\\ ={\mathrm{\&Psi;}}_{S,\mathrm{out}}{C}_{\mathrm{rad}}^{Q_0}\end{array}---\left(36\right)$

估算与散射声波w_scat相关的系数

$C_{\mathrm{scat}}^{Q_0,Q_1}={(Y_{S_0}{\mathrm{\&Psi;}}_{S_0,\mathrm{out}}-{\mathrm{\&Psi;}}_{S_0,\mathrm{out}}^v)}^{-1}(V_{S_0,\mathrm{sw}}-Y_{S_0}{p}_{S_0,\mathrm{sw}}^{Q_0,Q_1})---\left(37\right)$

利用在处于试验2下的声源的表面S₀上的速度

$V_{S_0,\mathrm{sw}}={\mathrm{\&Psi;}}_{S_0,\mathrm{sw}}^v{C}_{\mathrm{sw}}^{Q_0,Q_1},---\left(38\right)$

驻波的展开矩阵

${\mathrm{\&Psi;}}_{S_0,\mathrm{sw}}^v=\frac{1}{j{\mathrm{\&rho;}}_{0}c}\frac{d{\mathrm{\&Psi;}}_{S_0,\mathrm{sw}}}{\mathrm{dr}},---\left(39\right)$

输出波的展开矩阵

${\mathrm{\&Psi;}}_{S_0,\mathrm{sw}}^v=\frac{1}{j{\mathrm{\&rho;}}_{0}c}\frac{d{\mathrm{\&Psi;}}_{S_0,\mathrm{sw}}}{\mathrm{dr}},---\left(40\right)$

以及表面S₀的声学导纳Y。

图3示出了—种扰动方法，利用放置在扫描范围G_m外表面S_out与房间边界S_B之间的空间内的多个点r_e处的外部声源Q₂，其中e＝1，...，E。开关27将发生器8产生的激励提供给受验声源Q₁或外部声源Q₂。开关29将声压信号p_t(r_m)提供给存储装置7和9产生扫描数据集或者提供给存储装置15和16产生取决于位置r_e的扫描数据集

IOFS模块19具有产生波系数

$\left[\begin{array}{c}{C}_{\mathrm{out}}^{Q_1,Q_2\left(r_e\right)}\\ C_{\mathrm{in}}^{Q_1,Q_2\left(r_e\right)}\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\&Psi;}}_{S_1},\mathrm{out}& {\mathrm{\&Psi;}}_{S_1},\mathrm{in}\\ {\mathrm{\&Psi;}}_{S_2},\mathrm{out}& {\mathrm{\&Psi;}}_{S_2},\mathrm{in}\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}{P}_{S_1,t}^{Q_1,Q_2\left(r_e\right)}\\ P_{S_2,t}^{Q_1,Q_2\left(r_e\right)}\end{array}\right],e=1,...,E---\left(41\right)$

波系数被提供给子系统21，以确定传递矩阵

$H=Z_{\mathrm{out}}{Z}_{\mathrm{in}}^{-1}---\left(42\right)$

传递矩阵具有

$Z_{\mathrm{out}}=\left[\begin{array}{ccccc}{C}_1^{Q_1,Q_2\left(r_1\right)}& ...& C_{j,\mathrm{out}}^{Q_1,Q_2}& ...& C_{J,\mathrm{out}}^{Q_1,Q_2}\end{array},\left(r_E\right)\right]---\left(43\right)$

以及

$Z_{\mathrm{in}}=\left[\begin{array}{ccccc}{C}_{j,\mathrm{in}}^{Q_1,Q_2\left(r_1\right)}& ...& C_{j,\mathrm{in}}^{Q_1,Q_2\left(r_e\right)}& ...& C_{j,\mathrm{in}}^{Q_1,Q_2}\end{array},\left(r_E\right)\right].---\left(44\right)$

IOFS模块18根据存储装置7和9提供的扫描数据集和产生波系数

$\left[\begin{array}{c}{C}_{\mathrm{out}}^{Q_0,Q_1}\\ C_{\mathrm{in}}^{Q_0,Q_1}\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\&Psi;}}_{S_1},\mathrm{out}& {\mathrm{\&Psi;}}_{S_1},\mathrm{in}\\ {\mathrm{\&Psi;}}_{S_2},\mathrm{out}& {\mathrm{\&Psi;}}_{S_2},\mathrm{in}\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}{p}_{S_1,t}^{Q_0,Q_1}\\ p_{S_2,t}^{Q_0,Q_1}\end{array}\right].---\left(45\right)$

接下来的PSFS模块23利用IOFS方法和传递矩阵H的结果产生直达声的系数

$C_{\mathrm{rad}}^{Q_0}=C_{\mathrm{out}}^{Q_0,Q_1}-C_{\sec }^{Q_0,Q_1}=C_{\mathrm{out}}^{Q_0,Q_1}-{\mathrm{HC}}_{\mathrm{in}}^{Q_0,Q_1}.---\left(46\right)$

图4示意性地示出了根据本发明的全息测量方法的一个实施例。采集装置14产生激励u(t)，使用声源Q₀激励处于试验2下的装置，并且将传感器1放置在位于扫描范围G_m内的测量点r_m上。与现有技术相反，扫描范围G_m取决于处于试验2下的装置的表面S0的形状。向识别器16提供扫描数据集识别器16将产生描述处于试验2下的装置的声学性能的参数P。根据该参数P以及扫描数据集分析器55产生表示直达声w_rad的波系数和表示直达声的预测误差的误差系数E_rad。根据该信息，外推器11根据方程式(35)产生直达声的声压并且根据方程式(18)产生观测点r处的相对误差e_rad(r)。

图5示出了利用扫描数据集的识别器16的实施例，这与现有技术仅仅利用输入信息相反。线性滤波器39根据方程式(4)产生经过滤波的扫描数据集接下来的IOFS模块19根据方程式(6)产生分别表示混响声波的输入和输出场的波系数和将波系数和作为参数P提供给分析器55中的PSFS模块24，分析器55利用通过IOFS模块18从扫描数据集产生的波系数和根据方程式(7)、(9)、(11)产生原始声波的波系数

根据扫描数据集线性滤波器111根据方程式(14)产生包括具有小部分时间延迟的部件的滤波扫描数据集自由场展开器113根据方程式(15)产生波系数和误差矢量e_w，作为参数P提供给分析器55。分析器55包括估算器117，通过方程式(17)根据来自自由场展开器113的误差矢量e_w和来自IOFS模块18的误差矢量e_io产生交叉频率f_C和误差系数E_rad。交叉混合器115接收交叉频率f_C和波系数并且根据方程式(15)产生波系数

图6示出了根据本发明的PSFS模块24的实施例。相关器97相据方程式(8)基于波系数和产生透射参数k_x，其中透射参数k_x描述了总的输入波w_in的指向性与输入波w_in混向部分的指向性的一致性。

比较器99根据方程式(10)基于波系数和产生透过参数k_t，其描述了被扫描范围(G_m)封闭的空间的声学透过性。合成器93根据方程式（9）基于总的输入波系数透过参数k_t以及透射参数k_x产生与第二声波w_sec的展开相关的第二波系数加法器95根据方程式(15)基于总的输出波系数和第二波系数产生直达波系数

图7示出了应用到多通路扬声器系统2中的测量系统的实施例，多通道扬声器系统2包括低音炮41、中端换能器43和高音炮45。扫描范围G_m的内、外表面S_in和S_out分别都是圆柱面，以适应扬声器的小口径形状。通过定位装置49，利用圆柱面坐标_r，z，φ中的三个执行器11、47、51将传感器1放置在测量点r_m处。第二传感器76放置在扫描范围G_m外部，其与受验声源Q₀的距离比与传感器1的距离远，用于监测表示由噪声源Q₁产生的声学干扰w_noise的坏境声学信号p_t(r_a)。噪声识别器77将扫描信号p_t(r_m)与环境声学信号p_t(r_a)进行比较，并且检测出被噪声源Q₁破坏的无效测量值。在将扫描信号p_t(r_m)的有效部分存储在扫描数据集之后，噪声识别器77在当前传感器位置r_m处进行重复测量，直到完成有效部分的收集。

在第一步l＝1中，分析器55嵌入到迭代处理中，根据初始扫描数据集开始确定波系数展开点识别器59检测处于试验2下的装置的声学中心z₀(ω)，声学中心是频率ω的函数，并且确定展开点r₀[l+1]的坐标。对称性识别器60产生对称性参数A[l+1]，，表示声场的轴对称和反射对称以及与主辐射方向相关的处于试验2下的装置的指向性。根据被确定的展开点r₀[l+1]和波系数的对称性参数A[l+1]，通过引入设置在扫描范围G_m内的最优位置处的附加测量点，产生器53扩展扫描矢量R[l+1]。考虑到处于试验2下的装置被确定的性能，根据扩展的扫描矢量R[l+1]，定位装置49进行自适应扫描处理。因此，当利用的测量点数量最少时，扫描数据集可为波展开提供足够的信息。

图8示出了采用具有不同测量点密度的两个扫描范围G₁和G₂的分析器55的实施例。采集装置14收集第一扫描数据集和第二扫描数据集中的测量传感器输出p_t(r_m)。第一子分析器63通过方程式(15)根据第二扫描数据集产生第二波系数其中，第二扫描范围G₂中测量点的数量M₂限制了第二波系数的最大阶数N₂。内插器(65)根据外推法，通过方程式(35)根据第二波系数产生插入扫描数据集插入扫描数据集中元素的数量M_2s大于第二扫描范围G₂中测量点的数量M₂。加法器67通过将第—扫描数据集与插入扫描数据集合并，产生统一的数据集其中第二扫描范围G2中的采样点密度等于第—扫描范围G₁中的测量点密度。第二分析器69通过方程式(15)根据统一的数据集产生直达声的波系数其中展开的阶数N_rad大于第二波系数的阶数N₂。但是，插入并不能增加第二扫描范围G₂，中被确定的指向性图案的分辨率。

图9示出了分析器55可替换的实施例，用于根据测量点的最小数量M得到最大分辨率的指向性图案。估算器81利用在第l步中确定的展开矩阵Ψ_d，rea[l]，通过方程式(15)产生缩减波系数

根据缩减波系数反向转换器85利用预先设定的选择矩阵S[l]产生迭代波系数

$C_{\mathrm{rad}}^{Q_0}[l+1]=S{[l+1]}^T{C}_{\mathrm{red}}[l+1]---\left(47\right)$

其中，所述迭代波系数中元素的数量大于所述缩减波系数中元素的数量。

根据迭代波系数估算器87根据方程式(22)产生包含贡献率r_j[l]的贡献矢量r[l]。选择器89利用贡献矢量r[l]产生选择矩阵S[l]，并且产生与展开函数相关的系数的最高阶数N[l+1]，其中系数C_j，rad被设定为0，如果其贡献率r_j[l]低于临界阈值r₀。

产生器84产生完全展开矩阵Ψ_d[l+1]，要考虑到

-展开函数的最大阶数N[l+1]和/或

-所述扫描范围(G_m)内的测量点(r_m)的数量和位置R[l]和/或

-表示受验声源Q₀声学中心的位置的展开点r₀[l]和/或

-表示受验声源Q₀辐射的主方向的方向信息A[l]和/或

-受验声源Q₀产生的声场的旋转和/或反射对称性A[l]。

根据完全展开矩阵Ψ_d[l+1]以及选择矩阵S[l+1]，转换器83产生缩减展开矩阵的更新值

Ψ_d，red[l+1]＝S[l+1]Ψ_d[l+1]   (48)

其中，缩减展开矩阵Ψ_d，red[l+1]中元素的数量小于完全展开矩阵Ψ_d[l+1]中元素的数量。缩减展开矩阵Ψ_d，red[l+1]是包含缩减数量的系数的稀疏波展开的基础，系数可通过限定数量的测量点进行评估。

如果在迭代中两个迭代步骤中迭代波系数的值之间的差异低于预先设定的阈值，那么，根据迭代波系数控制器91产生直达波系数

本发明的优点

本发明测量在环境噪声的影响下，由受验装置Q₀在有回响的声学环境中产生的直达声。由于免去了消声室，因此减少了成本并且在扬声器及其它声学装置的发展中给出了更好的灵活性。新的测量方法提供了描述扫描范围G_m之外的任意点产生的声场的综合数据集近场信息对于评估移动电话、笔记本电脑以及其它个人声学装置很重要。相比于已知的现有技术的方法，本发明的其它益处包括测量的简化，稳健以及测量速度的提高。新的PSFS方法免去了耗时的扰动，并且无需受验装置Q₀的表面的形状和声学性能的信息。该测量技术利用在扫描数据集中提供的冗余信息，并且通过相对误差测量对通过任意观测点测量结果的一致性和准确性进行了描述。本发明利用与短的测量时间相关的最小数量的测量点，进行了场分离和波展开。

在前面的说明书中，已经参照本发明特定实施例示例，对本发明进行了描述。但是，显而易见的是，在不脱离本发明更广泛的精神和范围的情形下，这里做出了各种修改和变型，如在所附的权利要求中所提出的。例如，连接可以是适合于从各自节点、单元或装置传输信号，或者传输信号到各自节点、单元或装置的任—种连接类型，例如，通过中间装置。因此，除非是不言而喻的或者另外声明的，连接可以是例如直接连接或者间接连接。

由于执行本发明的装置，其中大部分，者是由本领域技术人员已知的电子元器件和电路组成的，因此，为了理解和了解本发明的基本概念，而不是用于模糊或分散本发明的教导，电路及其元器件的细节将不会比前述必须探讨的有更深的程度。

上述一些实施例，如果适用的话，可以利用一系列不同的电路元器件执行。例如，附图中提供的示例性拓扑结构以及对其的探讨仅仅是为讨论本发明的不同方面提供的有用参考。当然，为了进行讨论，已经简化了对拓扑结构的说明，并且这仅仅是可用于本发明的许多不同类型的合适拓扑结构中的—种。本领域技术人员需要认识到，逻辑模块之间的边界仅仅是说明性的，并且可替换的实施例可以是逻辑模块或电路元件的合并，或者对各种逻辑模块或电路元件进行可替换的功能分解。

因此，需要理解的是，这里描述的结构仅仅是示例性的，并且事实上可以采用完成相同功能的许多其他总体结构。简言之，但毫无疑问，完成相同功能的元器件的任意配置必须是有效“连接的”，从而使得能够完成要求的功能。因此，这里完成特定功能的任意两个元器件组合可被认为是相互“连接”，使得可以完成要求的功能，不管是总体结构还是中间元器件。同样，任意两个元器件的如此连接也可被认为是相互之间“可操作地连接”，或者“可操作地耦合”，以完成要求的功能。

而且，本发明并不限定于在不可编程硬件中执行的物理装置或单元，而是也可应用到可编程装置或单元中，以能够根据合适的程序代码执行要求的装置功能。此外，装置可以是物理上有多个装置的分布，而功能上仅仅作为单个装置操作。功能上形成分离的装置可以被集成到单个物理装置中。

在权利要求中，在括号中放置的附图标记不能构成对权利要求的限定。词语“包含，，并没有排除权利要求中列出那些之外的其它元件或步骤。此外，这里使用的术语“一”或“一个”，限定为一个或多于一个。而且，权利要求中引入惯用语，例如“至少一个”以及“一个或多个”，的使用，并不应该构成暗示，在其它权利要求元件中引入非限定性冠词“一”或“一个”，限定了对仅仅包含一个这种元件的发明引入包含这种权利要求元件的任意特定权利要求，即使当同一权利要求中引入了引入性短语“一个或多个”或“至少一个，以及非限定性冠词例如“一”或“一个”。同样地，这在对限定性冠词的使用中也是有效的。除非另外声明，术语例如“第一”以及“第二”都用于任意区分这些术语描述的元件之间区别。因此，这些术语并不一定意在表示这些元件的临时的或其它的优先级。在相互不同的权利要求中仅仅通过事实列举的某些测量并不表示不可以采用这些测量的组合的优点。权利要求中的方法步骤的页序并不是实际执行步骤的顺序的偏见，除非在权利要求特别地列举出来。

本领域技术人员将要意识到的是，附图中说明的元件是为了简化和清楚，并且没有必要按比例绘制。例如，仅仅使用选择的元件用于改进对功能以及本发明不同实施例中这些元件的结构的理解。而且，为了便于对本发明这些不同实施例有一个较为简要的理解，在商业上可行的实施例中有用的或必须的这些常见但很好理解的元件大部分没有描述。需要进一步意识到，在描述的方法中的某些行为和/或步骤可以特定发生顺序进行描述或描绘，而本领域技术人员需要理解这些关于顺序的说明并不是实际需要的。还需要理解的是，除非这里另外提出了其他特定的意思，本发明说明书中使用的术语和表述具有通常的含义，因为它们依照了这些术语和表述在其相应的各自领域的调查和研究。

Claims (32)

1.一种用于确定由受验声源(Q₀)产生的直达声(w_rad)的装置，包括：

采集装置(1，14，77)，通过测量多个测量点(r_m)处围绕受验声源(Q₀)的声场的状态变量(p_t(r_m))产生扫描数据集其中测量点(r_m)设置在扫描范围(G_m)内，并且扫描数据集描述具有至少一个以下声波分量的直达声(w_rad)的叠加：

-由环境噪声源(Q₁)或由在外部边界(S_B)上反射的直达声(w_rad)所产生的输入声波(w_in)，

-由所述输入声波(w_in)与受验声源(Q₀)的表面(S₀)的相互作用所产生的第二声波(w_sec)；

识别器(16)，根据扫描数据集产生参数信息(P)，所述参数信息(P)描述输入声波（w_in)与第二声波（w_sec)之间的传递函数(f)；

分析器(55)，根据扫描数据集和所述参数信息(P)，产生与直达声(w_rad)的展开相关的直达波系数以及

外推器(11)，根据直达波系数产生预测状态变量(p_rad(r))，所述预测状态变量(p_rad(r))描述扫描范围(G_m)的内边界(S_in)外侧预先设定的观测点(r)处产生的直达声场(w_rad)。

2.根据权利要求1的装置，其中：

所述识别器(16)包括

-滤波器(39)，根据所述扫描数据集产生滤波扫描数据集其中保存扫描数据集中的混响声波部分并且削弱扫描数据集中的直达声部分(w_rad)；

-IO场分离模块(19)，当直达声波(w_rad)延迟时，根据滤波扫描数据集产生与输入声波(w_in)的混响部分的展开相关的后输入波系数并且产生与第二声波(w_sec)的后部分的展开相关的后输出波系数

并且所述分析器(55)包括：

-IO场分离模块(18)，根据扫描数据集产生与总输入声波(w_in)的展开相关的总输入波系数并且产生与包含第二声波(w_sec)和直达声波(w_rad)的总输出声波相关的总输出波系数以及

-PS场分离模块(24)，根据总输入波系数和总输出波系数以及后输入波系数和后输出波系数产生与受验声源(Q₀)产生的直达声(w_rad)的展开相关的原始波系数

3.根据权利要求2的装置，其中，所述PS场分离模块(24)包括：

比较器(99)，根据后输入波系数和后输出波系数产生透过参数（k_t)，所述透过参数(k_t)描述被扫描范围(G_m)封闭的空间的声学透过性；

合成器(93)，根据总输入波系数和透过参数(k_t)，产生与受验声源(Q₀)产生的第二声波(w_sec)的展开相关的第二波系数以及

加法器(95)，根据总输出波系数和第二波系数产生所述直达波系数

4.根据权利要求2的装置，其中，所述PS场分离模块(24)包括

相关器(97)，根据总输入波系数和后输入波系数产生透射参数(k_x)，所述透射参数(k_x)描述总输入声波(w_in)的指向性与输入声波(w_in)混响部分的指向性的一致性；

合成器(93)，根据总输入波系数和透过参数(k_t)，产生与受验声源(Q₀)产生的第二声波(w_sec)的展开相关的第二波系数以及

加法器(95)，根据总输出波系数和第二波系数产生所述直达波系数

5.—种用于确定由受验声源(Q₀)产生的直达声(w_rad)的装置，包括：

采集装置(1，14，77)，通过测量多个测量点(r_m)处围绕受验声源(Q₀)的声场的状态变量(p_t(r_m))产生扫描数据集其中测量点设置在扫描范围(G_m)内，并且扫描数据集描述具有至少一个以下其它声波分量的直达声(w_rad)的叠加：

-由在外部边界(S_B)上反射的直达声(w_rad)所产生的输入声波(w_in)，

-由所述输入声波(w_in)与受验声源(Q₀)的表面(S₀)相互作用所产生的第二声波(w_sec)；

识别器(16)，鉴于扫描数据集中声波分量的时间延迟，产生与扫描范围(G_m)内的扫描数据集的展开相关的滤波系数其中保存先到达的直达声(w_rad)并且削弱后到达的声波分量(w_in，w_sec)；

分析器(55)，根据扫描数据集产生与直达声(w_rad)的展开相关的直达波系数所述分析器(55)包括至少一个以下部件：

-场分离模块(18；24)，根据扫描数据集产生分离直达波系数所述分离直达波系数表示频率低于预先设定的截止频率(f_g)的直达声(w_rad)；

-交叉混合器(115)，为信号频率低于交叉频率(f_C)的直达波系数分配分离直达波系数并且为信号频率高于或等于所述交叉频率(f_C)的直达波系数分配滤波系数

以及夕卜推器(11)，根据直达波系数产生预测状态变量(p_rad(r))，所述预测状态变量(p_rad(r))描述扫描范围(G_m)的内边界(S_in)外侧预先设定的观测点(r)处产生的直达声(w_rad)。

6.根据权利要求5的装置，其中

所述分析器(55)包括估算器(117)，根据场分离模块（18；24)或识别器(16)提供的估算信息(e_io；e_w)，产生所述截止频率(f_g)，所述截止频率(f_g)在所述交叉混合器(115)中用作交叉频率(f_C)；

并且所述识别器(16)包括

-滤波器(111)，根据扫描数据集产生滤波扫描数据集其中所述滤波器削弱具有大于预先设定值的时间延迟的信号分量；以及

-自由场展开器(113)，根据滤波扫描数据集产生所述滤波系数并且产生所述估算信息(e_w)；其中所述估算信息(ew)描述输入声波(w_in)的幅值。

7.—种用于确定由受验声源(Q₀)产生的直达声(w_rad)的装置，包括

采集装置(14；77)，通过测量多个测量点(r_m)处围绕所述受验声源(Q₀)的声场的状态变量(p_t(r_m))产生扫描数据集其中所述测量点设置在扫描范围(G_m)内；

分析器(55)，根据扫描数据集产生与直达声(w_rad)的展开相关的直达波系数其中，分析器(55)接收描述由受验声源(Q₀)所产生的声场的性能的场信息(A[l+1]；r₀[l+1])；

识别器(59，60)，根据直达波系数或扫描数据集产生所述场信息(A[l+1]；r₀[l+1])，所述场信息(A[l+1]；r₀[l+1])包含其中至少一个：

-与受验声源(Q₀)的声学中心的位置相关的展开点(r₀[l+1】)，

-与受验声源(Q₀)的主辐射方向相关的方向信息(A[l+1】)，

-受验声源(Q₀)所产生的声场的旋转对称信息(A[l+1])，

-受验声源(Q₀)所产生的声场的反射对称信息(A[l+1])；

以及外推器(11)，根据直达波系数产生预测状态变量(_prad(r))，所述预测状态变量(p_rad(r))描述扫描范围(G_m)的内边界(S_in)外侧预先设定的观测点(r)处产生的直达声场(w_rad)。

8.根据权利要求7的装置，其中所述采集装置包括以下之一：

至少一个扫描传感器(1)，每个扫描传感器测量扫描传感器(1)的当前位置(r_m)处的声场的状态变量(p_t(r_m))；

扫描产生器(53)，根据场信息(A[l+1]；r₀[l+1])产生扫描矢量(R[l+1])，其中扫描矢量包括至少一个附加测量点(r_m)的位置，其给出了有关受验声源(Q₀)产生的直达声的特定信息；

定位装置(49；47；11；51)，将扫描传感器(1)移动到由扫描矢量(R[l+1])限定的附加测量点(r_m)。

9.根据权利要求7的装置，其中所述分析器(55)包括以下中的至少一个：

产生器(84)，根据场信息(A[l+1]；r₀[l+1])产生展开矩阵(Ψ_d[l+1])；其中，展开矩阵(Ψ_d[l+1])利用与受验声源(Q₀)的位置和方向对齐的坐标系或者利用声场的对称性；以及

估算器(83；81；85；91)，通过利用包含与波方程的解相关的展开函数的所述展开矩阵(Ψ_d[l+1])，根据扫描数据集产生所述直达波系数

10.—种用于确定由受验声源(Q₀)产生的直达声(w_rad)的装置，包括：

采集装置(1；14；77)，测量在两个不重叠扫描范围(G₁，G₂)内分离的多个测量点(r_m)处围绕所述受验声源(Q₀)的声场的状态变量(p_t(r_m))；其中，产生第—扫描数据集的第一扫描范围(G₁)的测量点(r_m)密度高于产生第二扫描数据集的第二扫描范围(G₂)的测量点(r_m)密度；

分析器(55)，根据第—扫描数据集和第二扫描数据集产生与直达声(w_rad)的展开相关的直达波系数以及

外推器(11)，根据直达波系数产生描述扫描范围(G_m)内边界(S_in)外侧预先设定的观测点(r)处产生的直达声(w_rad)的预测状态变量(p_rad(r))。

11.根据权利要求10的装置，其中所述分析器(55)包括：

第一子分析器(63)，根据第二扫描数据集产生第二波系数其中第二扫描范围(G₂)中的测量点的数量(M₂)限制了第二波系数的最大阶数(N₂)；

内插器(65)；根据第二波系数产生内插扫描数据集所述内插扫描数据集包含多个(M_2s)元素，所述元素的数量(M_2s)大于第二扫描范围(G₂)内测量点的数量(M₂)；

加法器(67)，根据第—扫描数据集和内插扫描数据集产生统一的数据集

第二子分析器(69)，根据统一的数据集产生所述直达波系数所述第二子分析器(69)以最大阶数(N_rad)提供至少一个波系数，所述波系数的最大阶数(N_rad)大于第二波系数的最大阶数(N₂)。

12.—种用于确定由受验声源(Q₀)产生的直达声(w_rad)的装置，包括

采集装置(1；14；77)，通过测量多个测量点(r_m)处围绕所述受验声源(Q₀)的声场的状态变量(p_t(r_m))产生扫描数据集其中所述测量点设置在扫描范围(G_m)内；

分析器(55)，根据扫描数据集产生与直达声(w_rad)的展开相关的直达波系数所述直达波系数包含至少一个具有最大阶数(N)的系数(C_j，rad)，其中

-所述直达波系数中的至少一个系数(C_j，rad＝0)接近等于0，其中所述系数(C_j，rad＝0)的阶数(N_i)小于所述最大阶数(N)，或者

-扫描数据集中测量点(r_m)的数量(M)小于所述直达波系数中系数(C_j，rad)的最大数量((N+1)²)；

以及推器(11)，根据直达波系数产生预测状态变量(p_rad(r))，所述预测状态变量(p_rad(r))描述扫描范围(G_m)的内边界(S_in)外侧预先设定的观测点(r)处产生的直达声场(w_rad)。

13.根据权利要求12的装置，其中所述分析器(55)包括以下中的至少一个：

估算器(81)，利用缩减展开矩阵(Ψ_d，red[l])根据扫描数据集产生缩减波系数

反向转换器(85)，利用预先设定的选择矩阵(S[l])，根据缩减波系数产生迭代波系数其中所述迭代波系数中的元素的数量大于所述缩减波系数中的元素的数量；

估算器(87)，根据迭代波系数产生贡献矢量(r[l])，所述贡献矢量(r[l])描述迭代波系数中的元素(C_j，rad)对受验声源(Q₀)产生的总声波能量的贡献率(r_j[l])；

选择器(89)，根据贡献矢量(r[l]产生所述预先设定的选择矩阵(S[l])，并且产生展开函数的最大阶数(N[l+1])；其中，如果其贡献率(r_j[l])低于临界阈值(r₀)，设置至少一个元素(C_j，rad)为0，；

产生器(84)，利用以下中的至少一个产生完全展开矩阵(Ψ_d[l+1])：

-展开函数的最大阶数N[l+1]，

-所述描范围(G_m)内的测量点(r_m)的数量和位置(R[l])，

-表示受验声源(Q₀)的声学中心的位置的展开点(r₀[l])，

-表示受验声源(Q₀)的辐射的主方向的方向信息(A[l])，

-受验声源(Q₀)产生的声场的旋转对称性(A[l])，

-受验声源(Q₀)产生的声场的反射对称性(A[l])；

转换器(83)，根据完全展开矩阵(Ψ_d[l+1])产生所述缩减展开矩阵(Ψ_d，red[l+1])的更新值，其中缩减展开矩阵(Ψ_d，_red[l+1])中元素的数量小于完全展开矩阵(Ψ_d[l+1])中元素的数量；以及

控制器(91)，如果在迭代中两个迭代步骤之间的迭代波系数的变化低于预先设定的阈值，其根据迭代波系数产生所述直达波系数

14.—种用于确定由受验声源(Q₀)产生的直达声(w_rad)的装置，包括：

采集装置，包括

-至少一个扫描传感器(1)，产生扫描输出(p_t(r_m))，所述扫描输出(p_t(r_m))表示扫描传感器(1)当前位置(r_m)处被测量的声场的状态变量，

-定位装置(49；47；11；51)，将扫描传感器(1)移动到扫描范围(G_m)内的至少一个测量点(r_m)，

-环境噪声传感器(76)，产生表示扫描范围(G_m)外的环境位置(r_a)处的声场的状态变量的环境噪声输出(p_t(r_a))，其中环境噪声传感器(76)与受验声源(Q₀)的距离比扫描传感器(1)与受验声源(Q₀)的距离远；

噪声识别器(77)，根据扫描输出(p_t(r_m))和环境噪声输出(pt(r_a))，产生有效的扫描数据集其中所述噪声识别器(77)通过分析环境噪声输出(p_t(r_a))检测扫描输出(p_t(r_m))中被所述环境噪声源(Q₁)破坏的无效部分，并且从扫描数据集中排除检测到的无效部分；

分析器(55)，根据扫描数据集产生与直达声(w_rad)的展开相关的直达波系数

以及外推器(11)，根据直达波系数产生预测状态变量(p_rad(r))，所述预测状态变量(p_rad(r))描述扫描范围(G_m)内边界(S_in)外侧预先设定的观测点(r)处产生的直达声场(w_rad)。

15.根据权利要求14的装置，其中

如果扫描输出(p_t(r_m))包含被所述环境噪声源(Q₁)破坏的无效部分，则所述噪声识别器(77)重复测量在测量点(r_m)处声场的状态变量，或者

所述噪声识别器(77)包含存储装置，存诸多次测量后的扫描输出(p_t(r_m))的有效部分，并且产生分配给测量点(r_m)处包含有效信息和完全信息的扫描数据集的合并输出。

16.—种用于确定由受验声源(Q₀)产生的直达声(w_rad)的装置，包括：

采集装置(1，14，77)，通过测量设置在扫描范围(G_m)内的多个测量点(r_m)处围绕所述受验声源(Q₀)的声场的状态变量(p_t(r_m))，产生扫描数据集

分析器(55)，根据扫描数据集产生与直达声(w_rad)的展开相关的直达波系数或者产生表示扫描数据集展开中的误差(e_w)的声波误差系数(E_rad)；以及

外推器(11)，根据直达波系数产生描述扫描范围(G_m)内边界(S_in)外侧预先设定的观测点(r)处产生的直达声场的预测状态变量(p_rad(r))，或者根据声波误差系数(E_rad)产生描述观测点(r)处的预测数量(p_rad(r))的误差(e_rad(r))的信息。

17.—种用于确定由受验声源(Q₀)产生的直达声(w_rad)的方法，包括：

测量围绕受验声源(Q₀)的声场的状态变量(p_t(r_m))；

通过收集在多个测量点(r_m)处测量的状态变量(p_t(r_m))产生扫描数据集其中所述测量点设置在扫描范围(G_m)内，并且所述扫描数据集描述具有至少一个以下声波分量的直达声(w_rad)叠加：

-由环境噪声源(Q₁)或由在外部边界(S_B)上反射的直达声(w_rad)所产生的输入声波(w_in)，

-由所述输入声波(w_in)与受验声源(Q₀)表面(S₀)的相互作用所产生的第二声波（w_sec)；

根据产生的扫描数据集识别参数信息(P)，其中参数信息(P)包含输入声波(w_in)与第二声波(w_sec)之间的传递函数(f)；

将扫描数据集展开为比例展开函数(Ψ)之和，其中所述展开函数(Ψ)描述扫描范围(G_m)内的声场；

在扫描数据集的展开中将输入声波(w_in)与输出声波(w_out)分离；

利用所述输入声波(w_in)和所述参数信息(P)，将直达声(w_rad)与第二声波(w_sec)分离；

产生与直达声(w_rad)的展开相关的直达波系数以及

根据直达波系数产生预测状态变量(p_rad(r))，所述预测状态变量描述扫描范围(G_m)内边界(S_in)外侧预先设定的观测点(r)处产生的直达声场(w_rad)。

18.根据权利要求17的方法，其中识别参数信息(P)的步骤包括以下中的至少一个：

通过对所述扫描数据集滤波，产生滤波扫描数据集其中保存混响声波部分并且削弱直达声部分(w_rad)；

根据滤波扫描数据集产生后输入波系数其中所述后输入波系数表示输入声波(w_in)的混响部分；

根据滤波扫描数据集产生后输出波系数其中后输出波系数表示当直达声波(w_rad)延迟时第二声波(w_sec)的后部分；

根据扫描数据集产生总输入波系数其中所述总输入波系数表示总输入声波(w_in)；

根据扫描数据集产生总输出波系数其中所述总输出波系数表示包含第二声波(w_sec)和直达声波(w_rad)的总输出声波；以及

根据总输入波系数和总输出波系数以及后输入波系数和后输出波系数产生原始波系数其中所述原始波系数表示受验声源(Q₀)产生的直达声(w_rad)。

19.根据权利要求18的方法，其中识别参数信息(P)进一步包括以下中的至少一个：

根据后输入波系数和后输出波系数产生透过参数(k_t)，其中透过参数(k_t)描述被扫描范围(G_m)封闭的空间的声学透过性；

根据总输入波系数和透过参数(k_t)产生第二波系数其中第二波系数表示受验声源(Q₀)产生的第二声波(w_sec)；

根据总输出波系数和第二波系数产生所述直达波系数

20.根据权利要求18的方法，其中识别参数信息(P)的步骤包括以下中的至少一个：

通过使总输入波系数和后输入波系数互相关产生透射参数(k_x)；其中透射参数(k_x)描述总输入声波(w_in)的指向性与输入声波(w_in)混响部分的指向性的一致性；

根据总输入波系数和透射参数(k_x)，合成第二波系数其中第二波系数表示受验声源(Q₀)产生的第二声波(w_sec)；

根据总输出波系数和第二波系数产生所述直达波系数

21.—种用于确定由受验声源(Q₀)产生的直达声(w_rad)的方法，包括

测量围绕受验声源(Q₀)的声场的状态变量(p_t(r_m))；其中所述状态变量描述具有至少一个以下其它声波分量的直达声(w_rad)叠加：

-由环境噪声源(Q₁)或在外部边界(S_B)上反射的直达声(w_rad)所产生的输入声波(w_in)，

-由所述输入声波(wi_n)与受验声源(Q₀)表面(S₀)的相互作用所产生的第二声波(w_sec)；

通过收集设置在扫描范围(G_m)内的多个测量点(r_m)处的状态变量(p_t(r_m))产生扫描数据集

对扫描数据集进行滤波产生滤波扫描数据集其中所述滤波保存直达声(w_rad)并且削弱其它声波分量(w_in，w_sec)，其它声波分量(w_in，w_sec)与直达声(w_rad)相比有较大的时间延迟；

通过利用作为波方程的解的展开函数，产生与滤波扫描数据集的展开相关的滤波系数其中滤波系数是信号频率高于设定的截止频率(f_g)的直达声(w_rad)的有效表示；

通过利用表示输入声波(w_in)和输出声波(w_out)的分离展开函数，对信号频率低于截止频率(f_g)的扫描数据集进行展开；

产生与输出声波瓤₍w_out)的展开相关的分离直达波系数其中分离直达波系数是信号频率低于设定的截止频率(f_g)的直达声(w_rad)的有效表示；

通过以下方式产生与直达声(w_rad)的展开相关的直达波系数

-为信号频率低于设定交叉频率(f_C)的直达波系数分配分离直达波系数

-为信号频率高于或等于所述交叉频率(f_C)的直达波系数分配滤波系数

以及根据直达波系数产生预测状态变量(p_rad(r))，所述预测状态变量(p_rad(r))描述扫描范围(Gm)内边界(S_in)外侧预先设定的观测点(r)处产生的直达声(w_rad)。

22.根据权利要求21的方法，进一步包括：

根据与所述展开函数相关的所述分离直达波系数通过评估扫描数据集与展开数据集之间的不匹配，产生第—误差(e_io)；

通过用于输入的滤波声波(w_in，w)与输出的滤波声波(w_out，w)的分离展开函数，对滤波扫描数据集进行展开；

通过比较输入的滤波声波(w_in，w)与输出的滤波声波(w_out，w)之间的能量，产生滤波系数的第二误差(e_w)；

将第—误差(e_io)和第二误差(e_w)汇总为总误差；

产生给出最小总误差的所述截止频率(f_g)的最优值；以及

校正交叉频率(f_C)到截止频率(f_g)。

23.—种用于确定由受验声源(Q₀)产生的直达声(w_rad)的方法，包括：

通过利用扫描传感器(1)，测量围绕受验声源(Q₀)的声场的状态变量(p_t(r_m))；

通过收集设置在扫描范围(Gm)内的多个测量点(r_m)处的状态变量(p_t(r_m))，产生扫描数据集

通过利用描述受验声源(Q₀)产生的声场的性能的场信息(A[l+1]；r₀[l+1])根据扫描数据集产生直达波系数其中直达波系数与直达声(w_rad)的展开相关；

根据直达波系数或扫描数据集产生所述场信息(A[l+1]；r₀[l+1])，所述场信息包含以下中的至少一个：

-与受验声源(Q₀)的声学中心的位置相关的展开点(r₀[l+1])，

-与受验声源(Q₀)的主辐射方向相关的方向信息(A[l+1])，

-由受验声源(Q₀)产生的声场的旋转对称信息(A[l+1])，

-由受验声源(Q₀)产生的声场的反射对称信息(A[l+1])；

以及根据直达波系数产生预测状态变量(p_rad(r))，所述预测状态变量描述扫描范围(G_m)的内边界(S_in)外侧预先设定的观测点(r)处产生的直达声场(w_rad)。

24.根据权利要求23的方法，其中所述的产生扫描数据集包含以下中的至少一个：

测量扫描传感器(1)的当前位置(r_m)处的声场的状态变量(_pt(r_m))；

根据场信息(A[l+1]；r₀[l+1])产生扫描矢量(R[l+1])；其中扫描矢量(R[l+1])包括附加测量点(r_m)的位置，其给出了有关受验声源(Q₀)产生的直达声的特定信息；

将扫描传感器(1)移动到由扫描矢量(R[l+1])限定的附加测量点(r_m)；

测量附加测量点(r_m)处的声场的状态变量(p_t(r_m))。

25.根据权利要求23的方法，其中产生直达波系数包括

根据场信息(A[l+1]；r₀[l+1])产生展开矩阵(Ψ_d[l+1])；其中，展开矩阵(Ψ_d[l+1])通过在展开中利用与受验声源(Q₀)的位置和方向对齐的坐标系或者利用声场的对称性而包括最少的元素；以及

通过利用所述展开矩阵(Ψ_d[l+1])，根据扫描数据集产生所述直达波系数

26.—种用于确定由受验声源(Q₀)产生的直达声(w_rad)的方法，包括：

测量分离的两个不重叠扫描范围(G₁，G₂)内的多个测量点(r_m)处围绕所述受验声源(Q₀)的声场的状态变量(p_t(r_m))；其中，第—扫描范围的测量点(r_m)密度高于第二扫描范围(G₂)的测量点(r_m)密度；

产生表示第一扫描范围(G₁)的第一扫描数据集

产生表示第二扫描范围(G₂)的第二扫描数据集

根据第—扫描数据集和第二扫描数据集产生与直达声(w_rad)的展开相关的直达波系数以及

根据直达波系数产生描述扫描范围(G_m)的内边界(S_in)外侧预先设定的观测点(r)处产生的直达声场(w_rad)的预测状态变量(p_rad(r))。

27.根据权利要求26的方法，其中产生直达波系数包括：

根据第二扫描数据集产生第二波系数其中第二扫描范围(G₂)测量点的数量(M₂)限制了第二波系数的系数的最大阶数(N₂)；

根据第二波系数产生内插扫描数据集其中内插扫描数据集包含多个(M_2s)元素，所述元素的数量(M_2s)大于第二扫描范围(G₂)内测量点的数量(M₂)；

根据第一扫描数据集和内插扫描数据集产生统一的数据集以及

根据统一的数据集产生所述直达波系数其中所述直达波系数包含至少一个具有最大阶数(N_rad)的系数，所述系数的最大阶数(N_rad)大于第二波系数中的最大阶数(N₂)。

28.—种用于确定由受验声源(Q₀)产生的直达声(w_rad)的方法，包括：

通过测量设置在扫描范围(Gm)内的多个测量点(r_m)处围绕所述受验声源(Q₀)的声场的状态变量(p_t(r_m))，产生扫描数据集

根据扫描数据集产生与直达声(w_rad)的展开相关的直达波系数所述直达波系数包含最大阶数(N)，其中；

-所述直达波系数中的至少一个系数(C_i，rad＝0)接近等于0，其中所述系数(C_i，rad＝0)的阶数(N₁)小于所述最大阶数(N)，或者

-扫描数据集中测量点(r_m)的数量(M)小于所述直达波系数中系数(C_j，rad)的最大数量((N+1)²)；

以及根据直达波系数产生预测状态变量(p_rad(r))，所述预测状态变量描述扫描范围(G_m)的内边界(S_in)外侧预先设定的观测点(r)处产生的直达声(w_rad)。

29.根据权利要求28的方法，其中所述的产生直达波系数包括以下中的至少一个_个：

通过利用缩减展开矩阵(Ψ_d，red[l])，根据扫描数据集产生缩减波系数

通过利用预先设定的选择矩阵(S[l])，根据缩减波系数产生迭代波系数其中所述迭代波系数中的元素的数量大于所述缩减波系数中的元素的数量；

根据迭代波系数产生贡献矢量(r[l])，所述贡献矢量(r[l])描述系数(C_j，rad)对受验声源(Q₀)产生的总声波能量的贡献率(r_j[l])；

根据贡献矢量(r[l])产生所述选择矩阵(S[l])；其中，如果其贡献率(r_j[l]])低于临界阈值(r₀)，选择矩阵(S[l]设置系数(C_j，rad)为0，；

根据贡献矢量(r[l])产生与展开相关的系数的最大阶数(N[l+1]；

利用以下中的至少一个产生完全展开矩阵(Ψ_d[l+1])：

-展开的最大阶数N[l+1]，

-所述扫描范围(Gm)内的测量点(r_m)的数量和位置(R[l])，

-表示受验声源(Q₀)的声学中心的位置的展开点(r₀[l])，

-表示受验声源(Q₀)的辐射的主方向的方向信息(A[l])，

-由受验声源(Q₀)产生的声场的旋转对称性信息(A[l])，

-由受验声源(Q₀)产生的声场的反射对称性信息(A[l])；

根据完全展开矩阵(Ψ_d[l+1])产生所述缩减展开矩阵(Ψ_d，red[l+1])的更新值，其中缩减展开矩阵(Ψ_d，red[l+1])中元素的数量小于完全展开矩阵(Ψ_d[l+1])中元素的数量；

如果在迭代中两个迭代步骤的迭代波系数值之间的差低于预先设定的阈值，根据迭代波系数产生所述直达波系数以及

根据直达波系数产生预测状态变量(p_rad(r))，所述预测状态变量描述扫描范围(Gm)的内边界(S_in)外侧预先设定的观测点(r)处产生的直达声(w_rad)。

30.一种用于确定由受验声源(Q₀)产生的直达声(w_rad)的方法，包括：

将扫描传感器(1)移动到位于扫描范围(G_m)内的至少一个测量点(r_m)；

产生表示扫描传感器(1)的当前位置(r_m)处被测量的声场的状态变量的扫描输出(p_t(r_m))；

产生表示扫描范围(G_m)外的环境位置(r_a)处的声场的状态变量的环境噪声输出(p_t(r_a))，其中环境噪声传感器(76)与受验声源(Q₀)之间的距离比扫描传感器(1)与受验声源(Q₀)之间的矩离远；

分析环境噪声输出(p_t(r_a))和扫描输出(p_t(r_m))；

将由所述环境噪声源(Q1)损坏的扫描输出(p₁(r_m))的无效部分与有效部分分离；

收集扫描数据集中扫描输出(p_t(r_m))的有效部分；

根据扫描数据集产生与直达声(w_rad)的展开相关的直达波系数以及

根据直达波系数产生预测状态变量(p_rad(r))，所述预测状态变量描述扫描范围(G_m)内边界(S_in)外侧预先设定的观测点(r)处产生的直达声场(w_rad)。

31.根据权利要求30的方法，其中所述的收集扫描输出(p_t(r_m))包括：

如果扫描输出(p_t(r_m))包含被所述环境噪声源(Q1)破坏的至少一个无效部分，重复测量在测量点(r_m)处声场的状态变量，；

存储扫描输出(p_t(r_m))的有效部分；

产生合并多个测量值有效部分的合并输出；以及

如果合并输出包括测量点(r_m)处的有效信息和完全信息，分配该合并输出到扫描数据集

32.—种用于确定由受验声源(Q₀)产生的直达声(w_rad)的方法，包括：

通过测量设置在扫描范围(G_m)内的多个测量点(r_m)处围绕受验声源(Q₀)的声场的状态变量(p_t(r_m))，产生扫描数据集

根据扫描数据集产生与直达声(w_rad)的展开相关的直达波系数

产生表示扫描数据集展开中的误差(e_w)的声波误差系数(E_rad)；

根据直达波系数产生预测状态变量所述预测状态变量描述扫描范围(G_m)的内边界(S_in)外侧预先设定的观测点(r)处产生的直达声(w_rad)；以及

根据声波误差系数(E_rad)产生描述观测点(r)处的预测数量(p_rad(r))的误差(e_rad(r))的信息。