声学设计全文(5篇)

1虚拟声学信号采集分析系统设计研究

1.1系统前面板的设计

虚拟仪器的前面板设计是否合理对虚拟仪器的使用效果有着重要的影响，它直接面向使用者，使用者对其分布的合理程度也有着很高的要求。

1.2系统的程序框图设计

对各个的功能模块进行分割编写，采用模块式的编写方式逐个进行分割，然后将分割编写的模块整理集合以构成一个新的系统控制程序。程序模块主要包括三个模块，第一种是实时信号采集模块；第二种是信号处理分析模块；第三种是仿真信号模块。这三种模块对系统都有着很重要的影响，它们以不同的角色为系统提供服务，满足用户的需求，产生令用户满意的信号。另外，对这三种模块的编写整合构成新的程序框图。

1.2.1实时信号采集模块实时信号采集模式可以通过对信号的有效分析处理对所采集的数据进行系统的分析，并且实时信号采集模式可以根据用户所设置的声音格式从声卡中得到相关数据，然后对数据进行保存。这种模块在开始采集数据前要注意，参数的设置要根据实际的情况和参数设置好以后将信号选择的按钮调制实时信号档上。开始设置各个快捷按钮，如停止按钮、退出按钮、对信号的采集保存等按钮。

1.2.2信号处理分析模块设置完成应用信号处理分析模块一般是对数据进行时域分析以及频域分析。其中时域分析可分为对参数的测量、对谐波失真分析、最后是自相关分析。在对信号进行分析处理的过程中，如果单单只对信号进行频域分析，信号所具有的全部特征并不能完全的显示出来，也就是时域分析有时候不能完全满足对信号的分析，这就需要对信号进行频域分析，以更加全面完整的分析出信号所具有的全部性质。在LabVIEW中，如果要对信号进行频域分析，就要以FFT为分析的基础，才能进行具体分析。

关键词：剧院类项目；建筑声学；项目管理；设计管理

引言

设计管理这一概念最早由英国设计师迈克尔•法瑞（MichaelFarry）于1966年提出。他强调：“设计管理旨在界定设计问题，寻找合适设计师，尽可能地使设计师在既定的预算内及时解决设计问题。”设计管理的目的在于使设计更好地为项目战略目标服务。与工业生产相比，设计在工程项目上扮演着更重要的角色。设计进度制约着项目总进度计划，大部分后期施工问题都能在设计阶段得到解决。更关键的是，占比总造价5%的设计费用往往决定着75%的项目费用。目前，我国大型公共建筑项目多采用项目管理制度。作为项目管理的重要一环，设计管理需要管理人员运用自身专业知识，对设计工作进行合理预判和预控，进而把控项目设计的整体走向。其中，剧院类项目最具特点：第一，剧院类项目外立面建筑类型多样，对幕墙和结构专业要求较高；第二，剧院类项目舞台和观众厅区域内部结构复杂，功能空间联系紧密，对建筑声学和专业舞台工艺要求也较高；第三，剧院的复杂空间对各设计专业的交叉配合提出了难题。据此，笔者对设计管理在前期剧场设计过程中应注意的问题进行分析，以期在把控项目设计质量方面提供一些借鉴。

1剧场声学设计

我国现行剧场设计规范要求：剧场设计应包括建筑声学设计，建筑声学设计应参与建筑、装饰装修、音响系统设计全过程；扩声系统应与建筑声学密切配合，整体设计以建筑声学为主。就剧院项目而言，建筑声学设计是整体设计的关键环节，建筑声学的优劣能直观地被观众耳朵感知，直接影响剧院后期的使用效果。一般人很难理解建筑声学。简单来说，建筑声学包括噪声处理和室内声学两个部分。当一个入射声波碰到反射面时，其能量会被分解为3个部分，即被界面材料吸收转化成热能消耗、反射声波、传到界面外的透射声波。其中，前两项属于室内声学，如何处理透射声波属于噪声处理。好的剧院声学设计应做好隔声和吸声处理，如乐器一般精准，将声音完美呈现给观众。为了保证剧院内外的安静程度，剧院外围墙体可采用双层20cm厚钢筋混凝土墙夹吸音棉来提供可靠的隔声值，一般也会考虑再加设一条伸缩缝，以减少透射声对外界的影响。一般来说，较好的剧院能将建筑内部可允许背景噪声级（LP）控制在28dB左右。剧院室内声学初步设计的第一步是确定剧院的形状。不同形状的剧院如同不同形状的乐器，具有不同形状的共鸣腔和不一样的反声结构。一般来说，在确保视线不受影响的前提下，剧院的形状应满足以下设计要求：厅内声场分布均匀，具有较高的声音清晰度，提供不同使用功能的混响时间。传统的鞋盒形音乐厅凭借其两侧的窄侧墙，能更好地将反射声波传递到观众的左右耳中，介于人的双耳效应，形成听觉上的立体感和空间感，但传统鞋盒形音乐厅造型规整，不受现代建筑师青睐；扇形音乐厅能容纳更多的观众，但后区较大，偏远座位较多，需要加设反声处理装置（如反声天花板）；马蹄形剧场可提供良好的视线与视距，但要进行大量的声学处理（如声学矮墙），并且其结构复杂，给施工带来较大的难度。确定剧场形状和体型后，也基本确定了剧场的体积。剧院体积是影响混响时间的重要因素之一。不同类型的表演对混响时间的要求不一样。混响时间短，具有较高的声音清晰度，一般适合于音乐剧和歌舞剧；混响时间长，能体现音乐的丰满度，一般适合于交响乐。目前，大部分剧院属于多功能剧院，需要满足交响乐、古典歌剧、芭蕾舞剧、中式戏剧以及会议等多用途要求。为了满足不同功能的需求，多数剧院会设置混响时间调控装置。常见的调控装置有可移动的天花板和舞台反声罩。例如，法国蒙彼利埃文化中心通过上下移动500mm厚的耐火木质天花板来改变观众厅的体积大小，以此改变混响时间，同时还会配备指向性的音响布置，以确保声音在使用会议功能时达到良好的清晰度和饱满度。我国北京保利大剧院、东莞大剧院、武汉大剧院也设置了可调的混响装饰。此外，剧院室内声学的指标还受到其他设计因素的影响，如装饰材质的选择、剧场周边机房隔振的处理、音响的排布等。一般来说，剧院装饰设计在装饰材料选择时会优先考虑材料的面密度对隔声的影响。材料越重（面密度越大），则隔声效果越好。近几年来，我国多数剧院会使用玻璃纤维增强石膏板（GRG）作为楼座、台口和侧墙的反声墙材料，而非以往的密度板。GRG的优点是可塑性强、声波反射性能好、在同厚度情况下面密度大。与GRG相比，密度板需要增加更多的板层数量才能达到面密度的要求，无疑增大了现场的施工难度。

2舞台工艺设计

剧场舞台内部空间安装了大量舞台工艺设备，涉及舞台机械、舞台灯光、舞台音响，布局复杂、技术性强，给建筑及结构设计提出了难题。尤其是舞台机械设备，因设备种类繁多、加工安装周期长、调试控制复杂，对建筑设计的空间合理布局提出了很高的要求。舞台区域从内到外，最重要的是对建筑空间的把控。对内而言，保证演出上下场门通道畅通是舞台建筑设计的基本要求。为此，笔者提出如下建议：将服务后期演员及乐队的舞台通道设计成环形回廊，做好后台区域和观众区域的隔离；乐池演奏区域高度必须满足乐队快速切换场的要求；舞台基坑设计时必须留足高度，给设备安装预留足够空间，同时兼顾基坑防水。对外而言，保证足够道具进出剧院和舞台的通道是设计时必须考虑的因素之一。一般建议如下：剧院进货通道高度应超过4.2m，大型道具车辆不能直接进出，留好足够空间的卸货平台以便道具卸货，卸货口能并行停靠两台卸货车；侧舞台区域留足道具进出入口，高度、宽度最好超过4m。剧院卸货和侧舞台道具的出入门必须做好相应的隔声处理。舞台设备用房的设计必须兼顾舞台工艺要求。舞台设备机房的定位原则如下：就近安装，靠近舞台，以减少管线的布置长度；台上台下分开布置，且都预留约100m2的空间，具体空间大小应依据设备数量和功能进行调整。控制室和机房的设计应考虑静电地板和排风散热空间，建议房间净高不低于3.1m。同时，后舞台设备层应预留设备检修平台，以保证主舞台区域设备层具备充足的设备安装、接线、维修空间。在关注舞台机械设计的同时，还要兼顾与舞台灯光、舞台音响和建筑专业设计的配合。例如：耳光室、灯光控制室、面光桥、音响桥的合理设置，音响的暗敷与装饰设计的相互配合，控制室的窗户开关，等等，都影响着后期剧院的整体实用性，因而都需要在初期设计时加以重点考虑。

摘要：滚动轴承是走行装置中的一个关键零部件，在列车运行过程中承受的动态载荷较大，容易出现轴承故障，对车辆运行产生重大影响。结合滚动轴承故障及故障检测机理，介绍动车组滚动轴承轨边声学检测技术、检测系统及在我国的应用情况。

关键词：动车组；滚动轴承；轴承故障；检测机理；声学诊断；状态监控

0引言

我国动车组具有运行速度高、连续高速运行里程长的特点，滚动轴承承受的动态载荷较大，容易出现轴承故障。当前对动车组和客车车辆滚动轴承的检测主要依靠车载轴温报警装置进行在线监控和定期进行人工检查。车载轴温报警装置主要监控轴承晚期故障，一旦出现轴温报警必须立即停车检查，严重影响行车秩序，造成巨大社会影响[1]。定期人工检查无法及时监测轴承故障，而且受个人主观因素影响，容易出现故障漏检、漏判。迫切需要采用先进技术及设备开展动车组和客车车辆滚动轴承早期故障检测和诊断，有效预防滚动轴承事故的发生。目前，国内外在列车滚动轴承故障轨边声学诊断领域做的比较成熟的有美国TTCI和澳大利亚TrackIQ公司，其研制开发的滚动轴承故障轨边声学诊断系统在全世界均有70多套应用。2003年开始，我国与TrackIQ等国外公司合作，引进了滚动轴承故障轨边声学诊断系统，为适应我国的铁路状况，逐步实现国产化。试验过程中对TADS的硬件进行了全面消化吸收，对软件进行联合开发，对系统的组网方式进行了改进，取得了良好效果[2]。我国动车领域运用的LM滚动轴承故障轨边声学诊断系统（即LM系统），通过引进先进的动车组TADS系统并将其国产化，采用先进的轨边声学指向跟踪技术、声音频谱分析技术和计算机智能识别技术对动车组和客车车辆滚动轴承外、内圈滚道和滚动体裂纹、剥离、磨损及腐蚀等故障进行早期诊断及分级报警，适用于各型CRH系列动车组及客车车辆滚动轴承故障的在线动态检测。

1滚动轴承故障及检测机理

1.1滚动轴承故障

客车车辆滚动轴承一般由外圈、内圈、滚动体和保持架四部分组成。

摘要：为解决传统石油工程中测井结果与实际油藏深度相差较大、影响石油开采精度和效率的问题，开展声学测井技术在石油工程中的应用研究。确定声源信号，在此基础上构建声波测井传输网络模型，基于声学测井技术的数据联合反演井内油藏。通过对比实验证明，设计方法与传统方法相比，得到的测井结果精度更高、更满足石油开采需要，为其提供精准的测量技术和数据支撑。

关键词：声学测井技术；石油工程；测井结果；开采效率

声学测井技术是利用不同岩石及流体之间对声波传播的速度不同这一特点形成的一种测井方法。当前声学测井技术在矿产资源开发、建筑工程等相关领域均有着十分广泛的应用[1]。技术的快速发展，使得声学测井技术当中越来越多的信息技术和信息理论得到了实践和应用。声学测井技术在下到井下时，能够对不同地层结构之间产生的多种不同波进行精准的测量，以此更有助于对岩层的实际密度、数据参数等多种数据进行采集，从而更好地对地层中的元素、特性等进行了解。当前石油工程中仍然采用传统的测井方法，由于井内结构逐渐复杂，并且条件十分恶劣，使得传统测井方法在实际应用过程中出现了测量误差大、测量过程易受周围条件因素影响、需要依靠人工操作内容较多等问题，对于石油工程的开展而言十分不利[2]。基于此，本文将结合声学测井技术在各个领域中的应用优势开展其在石油工程中的应用研究。

1基于声学测井技术的石油工程设计

1.1确定声源信号

为实现对石油工程中测井的精度，本文在测量过程中采用机———电类比的方法，建立以声源换能装置和接收装置为主体的等效电路，并以此进一步推导出电———声冲击响应效果和声———电冲击响应效果。根据其不同的响应效果，构建电驱动信号与声源辐射的声信号之间的关系，并将被接收换能装置转换为电信号之间的对应关系。利用冲击响应中的卷积充当声源辐射的声信号指标，以此将传统测井方法中的声源函数替换，从而实现在测井过程中得到更加真实的响应效果[3]。在利用声学测井技术时，其产生的音频信号是一种非稳定性的信号，因此在传播的过程中会夹杂着较多的干扰噪声。针对这一问题，利用阵列音频增强技术，针对产生的音频信号具有的时空特性去除其中含有的噪声音频信号，并以此实现对声源的定位，确定目标声源信号。由于干扰噪声与测量设备产生的音频信号是相互独立的，并且具有一定的非高斯性。因此，根据这一特点，本文采用独立分量的方法对音频信号当中含有的噪声进行过滤。图1为分离音频信号中干扰噪声流程示意图。由图1所示，当输入的音频信号S（a）当中包含了A个相互之间独立存在的声源信号，在经过混合矩阵T的处理后，即可获得一个混合信号X（a），再通过独立分量分析的方法，将混合信号中属于测量设备发出的音频信号与其他噪声信号进行分离。最后，将于S（a）无限接近的音频信号Y（a）输出，此时得到的音频信号Y（a）即为通过声学测井技术测量得到的声源信号。

1.2构建声波测井传输网络模型

摘要：为解决传统石油工程中测井结果与实际油藏深度相差较大、影响石油开采精度和效率的问题，开展声学测井技术在石油工程中的应用研究。确定声源信号，在此基础上构建声波测井传输网络模型，基于声学测井技术的数据联合反演井内油藏。通过对比实验证明，设计方法与传统方法相比，得到的测井结果精度更高、更满足石油开采需要，为其提供精准的测量技术和数据支撑。

关键词：声学测井技术；石油工程；测井结果；开采效率

声学测井技术是利用不同岩石及流体之间对声波传播的速度不同这一特点形成的一种测井方法。当前声学测井技术在矿产资源开发、建筑工程等相关领域均有着十分广泛的应用[1]。技术的快速发展，使得声学测井技术当中越来越多的信息技术和信息理论得到了实践和应用。声学测井技术在下到井下时，能够对不同地层结构之间产生的多种不同波进行精准的测量，以此更有助于对岩层的实际密度、数据参数等多种数据进行采集，从而更好地对地层中的元素、特性等进行了解。当前石油工程中仍然采用传统的测井方法，由于井内结构逐渐复杂，并且条件十分恶劣，使得传统测井方法在实际应用过程中出现了测量误差大、测量过程易受周围条件因素影响、需要依靠人工操作内容较多等问题，对于石油工程的开展而言十分不利[2]。基于此，本文将结合声学测井技术在各个领域中的应用优势开展其在石油工程中的应用研究。

1基于声学测井技术的石油工程设计

1.1确定声源信号

为实现对石油工程中测井的精度，本文在测量过程中采用机———电类比的方法，建立以声源换能装置和接收装置为主体的等效电路，并以此进一步推导出电———声冲击响应效果和声———电冲击响应效果。根据其不同的响应效果，构建电驱动信号与声源辐射的声信号之间的关系，并将被接收换能装置转换为电信号之间的对应关系。利用冲击响应中的卷积充当声源辐射的声信号指标，以此将传统测井方法中的声源函数替换，从而实现在测井过程中得到更加真实的响应效果[3]。在利用声学测井技术时，其产生的音频信号是一种非稳定性的信号，因此在传播的过程中会夹杂着较多的干扰噪声。针对这一问题，利用阵列音频增强技术，针对产生的音频信号具有的时空特性去除其中含有的噪声音频信号，并以此实现对声源的定位，确定目标声源信号。由于干扰噪声与测量设备产生的音频信号是相互独立的，并且具有一定的非高斯性。因此，根据这一特点，本文采用独立分量的方法对音频信号当中含有的噪声进行过滤。图1为分离音频信号中干扰噪声流程示意图。由图1所示，当输入的音频信号S（a）当中包含了A个相互之间独立存在的声源信号，在经过混合矩阵T的处理后，即可获得一个混合信号X（a），再通过独立分量分析的方法，将混合信号中属于测量设备发出的音频信号与其他噪声信号进行分离。最后，将于S（a）无限接近的音频信号Y（a）输出，此时得到的音频信号Y（a）即为通过声学测井技术测量得到的声源信号。

1.2构建声波测井传输网络模型