多源相干-不相干聲場(chǎng)的分離與重建方法研究.pdf

1、近場(chǎng)聲全息(NAH)技術(shù)是一種先進(jìn)的噪聲源識(shí)別定位和聲場(chǎng)可視化技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)在靠近聲源的近場(chǎng)區(qū)域測(cè)量聲場(chǎng)，可以重建獲得聲源表面以及整個(gè)三維聲場(chǎng)的聲學(xué)信息，從而為機(jī)電產(chǎn)品的低噪聲設(shè)計(jì)、聲質(zhì)量設(shè)計(jì)以及噪聲控制提供可靠依據(jù)。但是NAH技術(shù)要求測(cè)量必須在自由聲場(chǎng)環(huán)境下進(jìn)行，而實(shí)際的聲場(chǎng)環(huán)境比較復(fù)雜，比如測(cè)量面背側(cè)有干擾聲源或反射體，噪聲源接近地面，噪聲源處于封閉空間內(nèi)，或者聲場(chǎng)由多個(gè)不相干聲源輻射產(chǎn)生等。這些聲場(chǎng)可以看成是由多個(gè)聲源（目標(biāo)聲源

2、、干擾聲源、地面反射、壁面反射等）產(chǎn)生的聲場(chǎng)的疊加，這些聲源之間可能是完全相干的也可能不是完全相干的。在這種實(shí)際環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)聲源重建的前提是消除目標(biāo)聲源以外其它所有聲源的影響。
　　本文充分利用等效源法(ESM)、寬帶聲全息技術(shù)(BAHIM)、聲場(chǎng)分離技術(shù)和質(zhì)點(diǎn)振速傳感器，針對(duì)多種情況研究了多源相干/不相干聲場(chǎng)的分離與重建。針對(duì)半空間聲場(chǎng)，提出基于ESM的半空間NAH方法，提高了半空間聲場(chǎng)的重建精度，且該方法不再依賴于反射面的

3、阻抗特性;針對(duì)封閉空間內(nèi)聲場(chǎng)，建立基于ESM的雙面patch NAH技術(shù)模型，同時(shí)解決了測(cè)量孔徑限制問(wèn)題和內(nèi)壁反射問(wèn)題;針對(duì)非完全相干聲場(chǎng)，提出基于質(zhì)點(diǎn)振速參考的部分場(chǎng)分解方法，提高了部分場(chǎng)分解的精度;提出基于三維聲強(qiáng)探頭的三維BAHIM技術(shù)，在不需要參考信號(hào)的前提下，實(shí)現(xiàn)全息面兩側(cè)聲場(chǎng)的分離，而且該技術(shù)不受聲場(chǎng)相干性的限制。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　第一章從多個(gè)方面回顧了NAH技術(shù)的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀，并探討了其中仍存在的問(wèn)題和不

4、足，在此基礎(chǔ)上確定了本論文的研究?jī)?nèi)容。
　　第二章提出兩種基于ESM的半空間NAH方法，一種將精確的半空間格林函數(shù)引入常規(guī)的基于ESM的NAH技術(shù)，另一種將邊界面造成的反射聲用一系列簡(jiǎn)單源替代。通過(guò)數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證了兩種方法的有效性，還根據(jù)反射面的阻抗特性，對(duì)兩種方法的適用范圍進(jìn)行了研究。
　　第三章將聲場(chǎng)分離技術(shù)和patch NAH技術(shù)結(jié)合起來(lái)，建立基于ESM的雙面patch NAH技術(shù)模型，并分析了該技術(shù)在聲場(chǎng)分離

5、和聲場(chǎng)重建過(guò)程中的誤差敏感性。數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該技術(shù)可以有效消除干擾源或反射聲的影響，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)聲源的局部重建。
　　第四章提出基于質(zhì)點(diǎn)振速參考的部分場(chǎng)分解方法，并通過(guò)數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證了該方法的有效性，以及與聲壓參考相比的優(yōu)越性。同時(shí)，還研究了質(zhì)點(diǎn)振速參考的位置和方向?qū)Σ糠謭?chǎng)分解精度的影響。另外，提出一種基于NAH的質(zhì)點(diǎn)振速傳感器靈敏度測(cè)量方法，基于該方法對(duì)一維和三維p-u聲強(qiáng)探頭的靈敏度進(jìn)行了測(cè)量，并與參考值進(jìn)行了對(duì)