波束形成方法在噪聲源識(shí)別應(yīng)用中的仿真和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、機(jī)械噪聲蘊(yùn)含豐富的機(jī)械設(shè)備狀態(tài)信息，可被用來(lái)進(jìn)行機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷，并且具有測(cè)量簡(jiǎn)單、不影響設(shè)備正常工作等特點(diǎn)，已成為機(jī)械設(shè)備故障診斷的前沿課題之一。在進(jìn)行聲學(xué)故障診斷中，準(zhǔn)確找到噪聲產(chǎn)生的根源非常重要，那么首先就要對(duì)聲源進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別和定位。鑒于此，本論文通過(guò)對(duì)各種識(shí)別方法分析比較，并結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際，將波束形成方法用于噪聲源識(shí)別。具體研究工作如下： 首先闡明本論文的研究背景、課題來(lái)源，在對(duì)噪聲源識(shí)別方法發(fā)展歷程分析的基礎(chǔ)上

2、，提出本論文研究的意義和核心內(nèi)容：基于傳聲器陣列測(cè)量的波束形成方法在噪聲源識(shí)別應(yīng)用中的數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)研究，以期將其應(yīng)用到電梯運(yùn)行過(guò)程中噪聲源的識(shí)別中。 以陣列測(cè)量技術(shù)引出對(duì)波束形成方法原理的詳細(xì)介紹，并將基于球面波假設(shè)的波束形成方法應(yīng)用到噪聲源識(shí)別中，以方便測(cè)量和獲取更多的聲源信息。同時(shí)具體介紹時(shí)域的延時(shí)求和、頻域的相移和改進(jìn)的頻域算法－去自譜的波束形成算法，并對(duì)各種算法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析。 指出時(shí)域算法可以一次性識(shí)別

3、整個(gè)頻域內(nèi)的噪聲源整體分布狀況，頻域算法可以具體查找我們感興趣的某窄帶頻域的噪聲源分布狀況，而去自譜算法具有更高的抗干擾和降噪能力。 鑒于波束形成是以傳聲器陣列測(cè)量為基礎(chǔ)的，傳聲器陣列的布局對(duì)波束形成的輸出具有重要的影響，本論文也對(duì)傳聲器陣列的各種參數(shù)和特性進(jìn)行詳細(xì)研究。指出一個(gè)性能良好的傳聲器陣列應(yīng)該具有較小的旁瓣和較窄的主瓣，合理布置傳聲器陣列，就可以利用較少的傳聲器個(gè)數(shù)獲取較好的識(shí)別效果。在對(duì)幾種常用陣列進(jìn)行對(duì)比分析的基礎(chǔ)

4、上，依照一定思路對(duì)環(huán)形陣列進(jìn)行了改進(jìn)，獲得特性良好的旋轉(zhuǎn)式同心環(huán)形陣列。 以點(diǎn)聲源為研究對(duì)象，基于Matlab 仿真研究各種波束形成算法和各種陣列對(duì)不同情況下噪聲源的識(shí)別情況。仿真發(fā)現(xiàn)在滿足陣列測(cè)量分辨率的條件下，時(shí)域、頻域和去自譜算法可以正確識(shí)別期望噪聲源位置，并且去自譜算法在很低信噪比情況下仍有很高的準(zhǔn)確性。通過(guò)仿真十字、環(huán)形、同心環(huán)形、旋轉(zhuǎn)式同心環(huán)形陣列對(duì)各種情況的噪聲源識(shí)別情況，發(fā)現(xiàn)十字陣列在一定情況下會(huì)出現(xiàn)“鏡像”；同

5、心環(huán)形陣列優(yōu)于普通的環(huán)形陣列，而旋轉(zhuǎn)式同心環(huán)形陣列由于改善了陣列布局，識(shí)別效果和降噪能力明顯優(yōu)于其他幾種陣列。同時(shí)指出波束形成算法實(shí)現(xiàn)過(guò)程中應(yīng)該注意的幾個(gè)問(wèn)題。 設(shè)計(jì)兩種非等間距網(wǎng)格陣列，在半消聲室內(nèi)對(duì)兩個(gè)同頻音箱進(jìn)行識(shí)別，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證波束形成方法識(shí)別同頻噪聲源的準(zhǔn)確性和有效性，同時(shí)得到結(jié)論：分辨率隨測(cè)量距離的增加而減小，隨測(cè)量頻率的增高而提高。 實(shí)驗(yàn)研究“音箱+電動(dòng)機(jī)”的噪聲源識(shí)別情況，驗(yàn)證波束形成方法對(duì)不同噪聲源含有不同