一种增加骑行头盔声散射强度的设计方法技术

本发明专利技术提供一种增加骑行头盔声散射强度的设计方法，包括如下步骤：建立空气与骑行头盔之间粗糙界面的声散射模型图，并判断非镜面散射的散射截面与粗糙界面的不平整性谱指数、不平整性谱强度是否存在联系；获取粗糙界面的不平整性谱指数、不平整性谱强度与散射强度之间的关系并设计骑行头盔表面的粗糙度。该增加骑行头盔声散射强度的设计方法通过判断非镜面散射的散射截面与粗糙界面的不平整性谱指数、不平整性谱强度是否存在联系；获取粗糙界面的不平整性谱指数、不平整性谱强度与散射强度之间的关系从而并设计骑行头盔表面的粗糙度，设计了一种特殊表面的头盔，从而增强头盔表面的散射强度，减弱头盔的反射，提高安全性。提高安全性。提高安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种增加骑行头盔声散射强度的设计方法


[0001]本专利技术涉及头盔
，具体涉及一种增加骑行头盔声散射强度的设计方法。

技术介绍

[0002]摩托车、电动车驾驶员在驾驶时必须穿戴头盔，以保证驾驶员的安全。但穿戴头盔之后，由于头盔对环境声音信号的反射作用，对于实时声音信息的获取能力会大大减弱，反而会降低骑行的安全度。

技术实现思路

[0003]为提高安全性，需减弱头盔的反射，增强头盔表面的散射强度，本专利技术提供一种增加骑行头盔声散射强度的设计方法。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种增加骑行头盔声散射强度的设计方法，包括如下步骤：
[0006]建立空气与骑行头盔之间粗糙界面的声散射模型图，并判断非镜面散射的散射截面与粗糙界面的不平整性谱指数、不平整性谱强度是否存在联系；
[0007]获取粗糙界面的不平整性谱指数、不平整性谱强度与散射强度之间的关系并设计骑行头盔表面的粗糙度。
[0008]进一步地，所述建立空气与骑行头盔之间粗糙界面的声散射模型图的具体方法为：
[0009]获取入射角θ
i
和散射角θ
s
后建立声散射模型图，其中水中声速入射波与头盔平面夹角为入射角θ
i
，散射波与头盔平面夹角为散射角θ
s
。
[0010]进一步地，所述判断非镜面散射的散射截面与粗糙界面的不平整性谱指数、不平整性谱强度是否存在联系的具体方法为：/>[0011]确定空气与头盔之间的粗糙界面，并按照声波的散射矩阵按照泰勒级数展开；
[0012]当空气与头盔之间的粗糙界面服从高斯分布时，通过高度谱的计算公式、非镜像散射截面的计算公式和声散射强度的计算公式得出非镜面散射的散射截面与粗糙界面的不平整性谱指数、不平整性谱强度是否存在联系。
[0013]进一步地，述确定空气与头盔之间的粗糙界面，并按照声波的散射矩阵按照泰勒级数展开的具体方法为：
[0014]当空气
‑
头盔之间的粗糙界面确定时，声波的散射矩阵可按照泰勒级数展开为：
[0015][0016]式中，Q
z
＝
‑
K
w
(sinθ
i
+sinθ
s
)，为粗糙界面的斜率，ξ＝λ/R为粗糙界面的曲率，为波矢，λ为入射声波长，R为粗糙界面的曲率半径；
[0017]而K
w
＝ω/c
w
，c
w
为水中声速入射波，入射角θ
i
和散射角θ
s
的范围均为0
°
～90
°
。
[0018]进一步地，所述当空气与头盔之间的粗糙界面服从高斯分布时，通过高度谱的计算公式、非镜像散射截面的计算公式和声散射强度的计算公式得出非镜面散射的散射截面与粗糙界面的不平整性谱指数、不平整性谱强度是否存在联系的具体方法为：
[0019]当服从高斯分布时，其高度谱W(k)的计算公式为:
[0020][0021]非镜像散射截面σ
n
的计算公式为：
[0022][0023]式中，h0为粗糙度的相关长度，h
rms
为粗糙度，J0(y)为0阶贝塞尔函数，为不平整性谱强度,k为矢量波数，γ为不平整性谱指数，为伽玛函数；
[0024]β为粗糙界面边界条件；
[0025]声散射强度ss的计算公式为：
[0026]ss＝10lgσ
n
；
[0027]从而非镜面散射的散射截面与粗糙界面的不平整性谱指数、不平整性谱强度是否存在联系。
[0028]进一步地，所述获取粗糙界面的不平整性谱指数、不平整性谱强度与散射强度之间的关系并设计骑行头盔表面的粗糙度的具体方法为：
[0029]选取多个不同的不平整性谱指数的粗糙界面，并记录当从空气中向金属中沿固定角度方向射入声波时，散射强度随入射频率改变的关系；
[0030]选取多个不同声波频率的声波从空气中向金属中沿固定角度方向射入声波时，并记录散射强度随不平整性谱指数之间的关系；
[0031]选取同一个声波频率的声波从空气中向金属中沿多个不同角度方向射入声波时，并记录不平整谱强度与后向散射强度之间的关系；
[0032]根据散射强度随入射频率改变的关系、散射强度随不平整性谱指数之间的关系和不平整谱强度与后向散射强度之间的关系设计出骑行头盔表面的粗糙度。
[0033]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0034]一种增加骑行头盔声散射强度的设计方法通过建立空气与骑行头盔之间粗糙界面的声散射模型图，判断非镜面散射的散射截面与粗糙界面的不平整性谱指数、不平整性谱强度是否存在联系；获取粗糙界面的不平整性谱指数、不平整性谱强度与散射强度之间的关系从而并设计骑行头盔表面的粗糙度，设计了一种特殊表面的头盔，从而增强头盔表面的散射强度，减弱头盔的反射，提高安全性。
附图说明
[0035]图1为本专利技术空气与骑行头盔之间粗糙界面的声散射模型图；
[0036]图2为本专利技术不同不平整性谱指数情况下散射强度与入射角之间的关系图；
[0037]图3为不同频率入射声波情况下散射强度与不平整性谱指数之间的关系图；
[0038]图4为不同入射角情况下后向散射强度与不平整性谱强度之间的关系图。
具体实施方式
[0039]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0040]一种增加骑行头盔声散射强度的设计方法，包括如下步骤：
[0041]步骤一、建立空气与骑行头盔之间粗糙界面的声散射模型图，具体为获取入射角θ
i
和散射角θ
s
后建立声散射模型图，其中水中声速入射波与头盔平面夹角为入射角θ
i
，散射波与头盔平面夹角为散射角θ
s
，空气与骑行头盔之间粗糙界面的声散射模型图如图1所示；
[0042]当空气
‑
头盔之间的粗糙界面确定时，声波的散射矩阵可按照泰勒级数展开为：
[0043][0044]式中，Q
z
＝
‑
K
w
(sinθ
i
+sinθ
s
)，为粗糙界面的斜率，ξ＝λ/R为粗糙界面的曲率，为波矢，λ为入射声波长，R为粗糙界面的曲率半径；
[0045]而K
w
＝ω/c
w
，c
w
为水中声速入射波，入射角θ
i
和散本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增加骑行头盔声散射强度的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：建立空气与骑行头盔之间粗糙界面的声散射模型图，并判断非镜面散射的散射截面与粗糙界面的不平整性谱指数、不平整性谱强度是否存在联系；获取粗糙界面的不平整性谱指数、不平整性谱强度与散射强度之间的关系并设计骑行头盔表面的粗糙度。2.根据权利要求1所述的一种增加骑行头盔声散射强度的设计方法，其特征在于，所述建立空气与骑行头盔之间粗糙界面的声散射模型图的具体方法为：获取入射角θ
i
和散射角θ
s
后建立声散射模型图，其中水中声速入射波与头盔平面夹角为入射角θ
i
，散射波与头盔平面夹角为散射角θ
s
。3.根据权利要求1所述的一种增加骑行头盔声散射强度的设计方法，其特征在于，所述判断非镜面散射的散射截面与粗糙界面的不平整性谱指数、不平整性谱强度是否存在联系的具体方法为：确定空气与头盔之间的粗糙界面，并按照声波的散射矩阵按照泰勒级数展开；当空气与头盔之间的粗糙界面服从高斯分布时，通过高度谱的计算公式、非镜像散射截面的计算公式和声散射强度的计算公式得出非镜面散射的散射截面与粗糙界面的不平整性谱指数、不平整性谱强度是否存在联系。4.根据权利要求3所述的一种增加骑行头盔声散射强度的设计方法，其特征在于，所述确定空气与头盔之间的粗糙界面，并按照声波的散射矩阵按照泰勒级数展开的具体方法为：当空气
‑
头盔之间的粗糙界面确定时，声波的散射矩阵可按照泰勒级数展开为：式中，Q
z
＝
‑
K
w
(sinθ
i
+sinθ
s
)，为粗糙界面的斜率，ξ＝λ/R为粗糙界面的曲率，为波矢，λ为入射声波长，R为粗糙界面的曲率半径；而K
w
＝ω/c
w

【专利技术属性】
技术研发人员：褚静，尹琳丽，王晶莹，
申请(专利权)人：常州工学院，
类型：发明
国别省市：