CN104820769B - 一种参量阵实时宽带激励信号产生方法 - Google Patents
一种参量阵实时宽带激励信号产生方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104820769B CN104820769B CN201510105441.2A CN201510105441A CN104820769B CN 104820769 B CN104820769 B CN 104820769B CN 201510105441 A CN201510105441 A CN 201510105441A CN 104820769 B CN104820769 B CN 104820769B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mrow
- msub
- mfrac
- mtd
- centerdot
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
本发明公开了一种参量阵实时宽带激励信号产生方法。包括以下步骤：根据参量阵需产生的差频声信号Y计算差频波的瞬时角速度参数ωd；分别取瞬时角速度ωd的实部ωdr和需部ωdi；根据得到的瞬时角速度ωd的实部ωdr和需部ωdi计算两个原波信号和将得到的两个原波信号和相加得到待发射的原波信号pd。本发明能够产生准确的差频波，提高参量阵发射效率。
Description
技术领域
本发明属于信号处理领域，尤其涉及一种能够提高发射效率的，参量阵实时宽带激励信号产生方法。
背景技术
参量阵通过声传播的非线性作用产生差频波，具有输出频带宽、波束开角尖锐、尺寸小的特点，具有非常广泛的应用前景。然而，驱动参量阵得到预期波形具有一定的技术难度。目前，主要有三种驱动参量阵的方法：双边带算法、均方根法以及单边带法。此三种方法均存在失真度大、无法保证实时性和需叠加直流偏移的问题，导致参量阵发射效率低，同时还严重影响信号接收的准确度。因此，提出一种实时准确有效的参量阵宽带激励信号产生方法具有很好的工程和实践价值。
发明内容
本发明提供一种能够提高发射效率的，参量阵实时宽带激励信号产生方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种参量阵实时宽带激励信号产生方法，包括以下几个步骤，
步骤一：根据参量阵需产生的差频声信号Y计算差频波的瞬时角速度参数ωd：
其中，W0(·)为取0阶朗伯W函数，t为时间参数，t0为t时刻前信号Y的最近一个过零点时刻，i为虚数单位；
步骤二：分别取瞬时角速度ωd的实部ωdr和虚部ωdi；
步骤三：根据得到的瞬时角速度ωd的实部ωdr和虚部ωdi计算两个原波信号和
其中，ω0为参量阵的中心角频率；
步骤四：将得到的两个原波信号和相加得到待发射的原波信号pd。
有益效果：
通过参量阵的差频波解析解推导得出，推导过程完备，能够产生准确的差频波。无需叠加直流分量，参量阵发射效率高。无需增加宽带均衡器以及滤波器，具有较高的实时性，可实现实时波形的实时预处理及发射。通过调节角频率参数实现对差频波的调幅调节，产生的差频波具有动态范围大的优点。
附图说明
图1为参量阵实时预处理方法流程图；
图2为输入信号Y；
图3为求解出的参数ωd，其中图3(a)为其实部，图3(b)为其虚部；
图4为求解出的原波信号
图5为求解出的原波信号
图6为待发射的原波信号pd；
图7为瞬时角速度ωd的取值为另外一种情况时，求得的待发射的原波信号。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步详细说明。
本发明为参量阵实时宽带激励信号产生方法，如图1所示，本发明是这样实现的：
(1)将待处理信号Y采用(W0(·)为取0阶朗伯W函数(Lambert W Function)，t为时间参数，t0为t时刻前信号Y的最近一个过零点时刻，i为虚数单位)得到ωd。
(2)分别对步骤(1)求出的ωd取实部和虚部，分别得到参数ωdr和ωdr；
(3)将步骤(2)得到的参数ωdr和ωdi采用算法(ω0为参量阵的中心角频率)得到两个原波信号
(4)将步骤(3)得到的相加得到待发射的原波信号pd。
如图2～图3，本发明技术原理推导为：
设有两个角频率ω1，ω2的平面波，声压幅值分别为p10，p20，则按准线性近似，原波场即为两平面波声压之和，写成复数形式，
两共轴平面波束非线性互作用差频散射场声压：
式中，ωd＝ω1-ω2，kd＝k1-k2，a为圆盘换能器辐射面半径，α1、α2为原波吸收系数，
将上式写成如下形式：
pd＝X·Y
其中，
当参数θ、R0为固定值时，X为一常数。
求解公式中Y的表达式，可得到ωd，为或(W0(·)为第零阶朗伯W函数(Lambert W Function))。
取ωd的实部为ωdr，取ωd的虚部为ωdi，则得到则原场平面波为为使ωd＝0时，满足pd＝0条件，不妨将与的相位错开180角度，即p10＝A，p20＝-A，(A为一常数)，最终得到为原波的表达式为
以图2为输入信号，取得到pd的信号为图6，取得到pd的信号为图7。对比图6和图7可发现，图6所示波形的幅度动态范围相对较小，因此选择有利于参量阵发射系统的有效工作。
Claims (1)
1.一种参量阵实时宽带激励信号产生方法，其特征在于：包括以下几个步骤，
步骤一：根据参量阵需产生的差频声信号Y计算差频波的瞬时角速度参数ωd：
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>&omega;</mi>
<mi>d</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>W</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msqrt>
<mi>Y</mi>
</msqrt>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>t</mi>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>t</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mn>2</mn>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mi>t</mi>
</mfrac>
<mo>,</mo>
</mrow>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>Y</mi>
<mo>></mo>
<mn>0</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>&omega;</mi>
<mi>d</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>W</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mo>-</mo>
<msqrt>
<mi>Y</mi>
</msqrt>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>t</mi>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>t</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mn>2</mn>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mi>t</mi>
</mfrac>
<mo>,</mo>
</mrow>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>Y</mi>
<mo><</mo>
<mn>0</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>&omega;</mi>
<mi>d</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mn>0</mn>
<mo>,</mo>
</mrow>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>Y</mi>
<mo>=</mo>
<mn>0</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
其中，W0(·)为取0阶朗伯W函数，t为时间参数，t0为t时刻前信号Y的最近一个过零点时刻，i为虚数单位；
步骤二：分别取瞬时角速度参数ωd的实部ωdr和虚部ωdi；
步骤三：根据得到的瞬时角速度ωd的实部ωdr和虚部ωdi计算两个原波信号和
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mover>
<mi>p</mi>
<mo>~</mo>
</mover>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<msup>
<mi>e</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>&omega;</mi>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
</msup>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msup>
<mi>e</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>&omega;</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>&omega;</mi>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>r</mi>
</mrow>
</msub>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<mo>)</mo>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mo>(</mo>
<mi>t</mi>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>t</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
</msup>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mover>
<mi>p</mi>
<mo>~</mo>
</mover>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<msup>
<mi>e</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>&omega;</mi>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
</msup>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msup>
<mi>e</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>&omega;</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>&omega;</mi>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>r</mi>
</mrow>
</msub>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<mo>)</mo>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mo>(</mo>
<mi>t</mi>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>t</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
<mo>+</mo>
<mi>j</mi>
<mi>&pi;</mi>
</mrow>
</msup>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
其中，ω0为参量阵的中心角频率；
步骤四：将得到的两个原波信号和相加得到待发射的原波信号pd。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510105441.2A CN104820769B (zh) | 2015-03-11 | 2015-03-11 | 一种参量阵实时宽带激励信号产生方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510105441.2A CN104820769B (zh) | 2015-03-11 | 2015-03-11 | 一种参量阵实时宽带激励信号产生方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104820769A CN104820769A (zh) | 2015-08-05 |
| CN104820769B true CN104820769B (zh) | 2018-01-19 |
Family
ID=53731064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510105441.2A Active CN104820769B (zh) | 2015-03-11 | 2015-03-11 | 一种参量阵实时宽带激励信号产生方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104820769B (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8275137B1 (en) * | 2007-03-22 | 2012-09-25 | Parametric Sound Corporation | Audio distortion correction for a parametric reproduction system |
| CN104199037A (zh) * | 2014-08-07 | 2014-12-10 | 哈尔滨工程大学 | 一种参量阵声纳瞬态宽带激励信号的递推滤波调制方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100707103B1 (ko) * | 2004-06-09 | 2007-04-13 | 학교법인 포항공과대학교 | 공기중 파라메트릭 어레이를 이용한 초음파 거리 측정장치 및 방법 |
| SG178241A1 (en) * | 2009-08-25 | 2012-03-29 | Univ Nanyang Tech | A directional sound system |
-
2015
- 2015-03-11 CN CN201510105441.2A patent/CN104820769B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8275137B1 (en) * | 2007-03-22 | 2012-09-25 | Parametric Sound Corporation | Audio distortion correction for a parametric reproduction system |
| CN104199037A (zh) * | 2014-08-07 | 2014-12-10 | 哈尔滨工程大学 | 一种参量阵声纳瞬态宽带激励信号的递推滤波调制方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 基于参量阵OFDM编码的水声通信;赵安邦 等;《吉林大学学报（工学版）》;20150310;第2015年卷;全文 * |
| 暂态信号参量发射阵波形控制方法研究;吕良浩;《中国优秀硕士学位论文全文数据库》;20140615;第2014年卷(第6期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104820769A (zh) | 2015-08-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110750934B (zh) | 深海弹性结构与环境耦合声辐射预报方法 | |
| WO2012025833A3 (en) | Mechanical wave generator and method thereof | |
| WO2011152956A3 (en) | Device and method for generating a collimated beam of acoustic energy in a borehole | |
| RU2013130227A (ru) | Устройство и способ для пространственно избирательного получения звука с помощью акустической триангуляции | |
| MY183898A (en) | Device and method for generating a beam of acoustic energy from a borehole, and applications thereof | |
| CN103776524A (zh) | 一种测量强聚焦超声非线性声场分布的系统及其方法 | |
| CN101832849B (zh) | 基于三参量控制的振动台软启动控制方法 | |
| CN101696711B (zh) | 一种电液伺服系统随机振动控制方法 | |
| CN104820769B (zh) | 一种参量阵实时宽带激励信号产生方法 | |
| CN104575512A (zh) | 基于Volterra滤波器的非线性窄带主动噪声控制方法 | |
| CN103592152A (zh) | 确定模型水轮机转轮叶片进口部位空化的声学方法 | |
| CN111353251B (zh) | 一种非线性声场的基频和高次谐波频域有限差分计算方法 | |
| CN103945302A (zh) | 有源单向声传播装置及实现单向声传播的方法 | |
| CN104199037B (zh) | 一种参量阵声纳瞬态宽带激励信号的递推滤波调制方法 | |
| CN102510548B (zh) | 非线性介质中声波相互作用后声能量的输出调节方法 | |
| CN107122572A (zh) | 一种模拟行波管注波互作用的欧拉方法 | |
| CN110046374B (zh) | 一种基于高斯型声束的声场计算方法 | |
| CN114070408B (zh) | 一种跨冰介质声通信波形设计方法 | |
| CN109714697A (zh) | 三维声场多普勒音效的仿真方法及仿真系统 | |
| CN105301582B (zh) | 一种水下声场中的弱信号增强方法 | |
| Yang et al. | Nonlinear wave propagation for a parametric loudspeaker | |
| wook Kim et al. | Novel preprocessing technique to improve harmonic distortion in airborne parametric array | |
| CN103713283A (zh) | 参量接收阵组成基阵的实现方法 | |
| JPH0458758B2 (zh) | ||
| Konno et al. | Two-dimensional simulation of nonlinear acoustic wave propagation using constrained interpolation profile method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |