基于統(tǒng)計最優(yōu)和波疊加方法的近場聲全息技術研究.pdf

1、近場聲全息技術是一種非常有效的噪聲源識別、定位及聲場可視化技術，它只需在靠近聲源的全息面上測量復聲壓，就可以重建與預測整個三維空間聲場中任意點處的聲壓、質點振速矢量、聲強矢量以及聲源輻射的聲功率等聲學量。本文在簡要回顧了近場聲全息技術的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀的基礎上，針對其中存在的一些亟需解決的問題進行了研究，并提出了解決途徑。為了克服基于空間聲場變換的近場聲全息技術對全息測量孔徑面積的嚴格要求，本文發(fā)展了基于統(tǒng)計最優(yōu)方法的近場聲全息技術；

2、針對基于常規(guī)波疊加方法的近場聲全息技術在相干聲場和半自由聲場重建與預測過程中的局限性，提出了基于聯(lián)合波疊加方法的相干聲場重建技術和基于波疊加方法的半自由聲場全息技術；對點激勵固支板輻射聲場的實驗研究，驗證了近場聲全息技術在聲場重建與可視化過程中的有效性、可行性以及準確性，為近場聲全息技術走向實際應用打下了基礎。全文九章的研究內容概括如下： 第一章簡要回顧了近場聲全息技術的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，分析了各種近場聲全息技術的特點，針對其

3、中存在的一些亟需解決的問題，確立了本文的主要研究內容。 第二章簡要介紹了基于空間聲場變換的平面近場聲全息技術的基本理論。在此基礎上運用聲場疊加原理，從理論上證明了統(tǒng)計最優(yōu)平面近場聲全息（SOPNAH）技術的全息重建與預測公式；并以Nyguist采樣定理為基礎，提出了一種確定波數(shù)矢量的新方法；為了克服常規(guī)SOPNAH的應用局限性——全息面一側的聲場必須為自由聲場，推導了適用于SOPNAH的、基于雙全息面測量的空間聲場分離公式。

4、 第三章提出了一種實現(xiàn)柱面近場聲全息的新方法——統(tǒng)計最優(yōu)柱面近場聲全息（SOCNAH）。針對柱面內外聲輻射問題，分別推導了統(tǒng)計最優(yōu)柱面內、外近場聲全息技術的理論公式。在此基礎上，為了解決全息柱面兩側均有聲源情況下的柱面聲場重建問題，提出了統(tǒng)計最優(yōu)柱面聲場分離技術，并且深入地研究了統(tǒng)計最優(yōu)柱面近場聲全息技術的實施過程和關鍵參數(shù)的選擇。 第四章將基于統(tǒng)計最優(yōu)方法的近場聲全息技術擴展到球面坐標系，提出了統(tǒng)計最優(yōu)球面近場聲全息技術，

5、完善了整個基于統(tǒng)計最優(yōu)方法的全息技術的體系結構。同樣針對球面內、外聲輻射問題，分別建立了統(tǒng)計最優(yōu)球面內、外近場聲全息技術，發(fā)展了球面聲場分離技術。 第五章給出了聲輻射問題的聲學基礎和定解問題描述，引入了波疊加方法的基本公式；在此基礎上，建立了基于波疊加方法的近場聲全息技術的重建與預測公式；詳細分析了基于波疊加方法的全息技術的不適定性問題；介紹了幾種常用的正則化方法和正則化參數(shù)的選擇方法；最后進行了實驗驗證。 第六章針對基

6、于常規(guī)波疊加方法的近場聲全息技術在相干聲場全息重建與預測過程中所存在的局限性，提出了基于聯(lián)合波疊加方法的相干聲場全息重建與預測技術。并且針對不同數(shù)量的全息面?zhèn)€數(shù)，提出了兩種不同的基于聯(lián)合波疊加方法的相干聲場全息重建與預測技術。 第七章針對基于常規(guī)波疊加方法的近場聲全息技術在半自由聲場全息重建與預測過程中的局限性，以波疊加方法作為全息變換算法，在充分考慮反射聲壓的基礎上，建立了反射面為剛性和非剛性條件下的半自由聲場全息重建與預測模