基于矢量陣近場(chǎng)聲全息技術(shù)的噪聲源識(shí)別方法研究.pdf_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、近場(chǎng)聲全息技術(shù)是上世紀(jì)八十年代發(fā)展起來(lái)的一種聲源識(shí)別和聲場(chǎng)可視化技術(shù),它通過(guò)在輻射體的近場(chǎng)測(cè)量聲壓數(shù)據(jù)可以重建和預(yù)測(cè)出整個(gè)三維空間聲場(chǎng)的聲學(xué)量,如聲壓、質(zhì)點(diǎn)振速、聲強(qiáng)以及遠(yuǎn)場(chǎng)指向性等。本文首先回顧了近場(chǎng)聲全息技術(shù)的發(fā)展和研究現(xiàn)狀,詳細(xì)討論了各種實(shí)現(xiàn)方法和各自具有的特點(diǎn),明確了需要解決的問(wèn)題,針對(duì)水中潛艇噪聲源識(shí)別問(wèn)題進(jìn)行了研究,并提出解決途徑,確立了論文研究?jī)?nèi)容。
   針對(duì)大尺寸聲源的噪聲源識(shí)別問(wèn)題,克服常規(guī)近場(chǎng)聲全息技術(shù)對(duì)全

2、息測(cè)量孔徑的嚴(yán)格要求,本文從理論上證明了統(tǒng)計(jì)最優(yōu)柱體近場(chǎng)聲全息技術(shù)的重建和預(yù)測(cè)公式,并重點(diǎn)提出了基于聲壓、振速和聲壓振速聯(lián)合重構(gòu)的統(tǒng)計(jì)最優(yōu)近場(chǎng)聲全息技術(shù),比較了三種方法的重構(gòu)效果,結(jié)果表明聲壓法重構(gòu)聲壓以及振速法重構(gòu)的振速結(jié)果具有明顯的優(yōu)勢(shì)。為了解決全息柱面兩側(cè)均有聲源的柱面聲場(chǎng)重建問(wèn)題,提出了采用聲壓振速聯(lián)合重構(gòu)的聲場(chǎng)分離技術(shù),對(duì)多源復(fù)雜聲場(chǎng)進(jìn)行了聲場(chǎng)分離,得到滿(mǎn)意的分離結(jié)果。
   針對(duì)近場(chǎng)聲全息技術(shù)在寬帶聲源識(shí)別和重建過(guò)程

3、中的局限性,本文研究了基于聲強(qiáng)測(cè)量的寬帶柱面近場(chǎng)聲全息技術(shù)的基本原理,對(duì)實(shí)際計(jì)算過(guò)程中有限長(zhǎng)柱體的近似問(wèn)題進(jìn)行了研究,給出了近似化條件,進(jìn)而推導(dǎo)了解決奇異性影響的相位重構(gòu)離散算法,論文著重討論了誤差的分布特點(diǎn)以及測(cè)量參數(shù)對(duì)它的影響,并對(duì)算法的定位識(shí)別性能進(jìn)行了對(duì)比分析。最后,進(jìn)行了基于矢量陣測(cè)量的BAHIM技術(shù)實(shí)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)了聲源輻射聲場(chǎng)的有效重構(gòu)。
   本文針對(duì)實(shí)際應(yīng)用時(shí)潛艇難以共形測(cè)量的問(wèn)題,研究了基于邊界元法的聲全息變換技術(shù)

4、,詳細(xì)分析了全息技術(shù)的不適定性問(wèn)題,介紹了幾種正則化方法和正則化參數(shù)的選取方法,并重點(diǎn)對(duì)柱面—雙平面的非共形面模型進(jìn)行研究,進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,進(jìn)一步討論了柱面—雙平面的非共形面模型的參數(shù)選取原則。最后,對(duì)多種正則化方法和正則化參數(shù)選取問(wèn)題進(jìn)行討論,結(jié)果表明“Tikh+GCV”組合的重構(gòu)誤差最小。
   針對(duì)近場(chǎng)聲全息重構(gòu)過(guò)程中遇到的寬帶、非共形面、測(cè)量距離較大等問(wèn)題,基于SONAH技術(shù)、BAHIM技術(shù)以及BEM技術(shù),本文提出了兩種

5、混合近場(chǎng)聲全息重構(gòu)技術(shù),即基于聲強(qiáng)測(cè)量和邊界元法的混合近場(chǎng)全息技術(shù)和基于統(tǒng)計(jì)最優(yōu)和邊界元法的混合近場(chǎng)全息技術(shù)。該方法結(jié)合各算法的特點(diǎn),一方面繼承了邊界元法能適用于任意形狀聲源分析的優(yōu)點(diǎn),發(fā)揮其長(zhǎng)處,另一方面又克服了邊界元法作為聲場(chǎng)全息變換算法時(shí)所存在的測(cè)量孔徑、參考源、重構(gòu)距離、不適定性處理等問(wèn)題,對(duì)其缺陷進(jìn)行彌補(bǔ),使其有利于實(shí)際工程應(yīng)用的實(shí)施。
   最后,本文基于以上研究理論,進(jìn)行了基于矢量陣測(cè)量的水中近場(chǎng)聲全息實(shí)驗(yàn)研究,采

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