基于柯西-施瓦茲不等式的聲源識(shí)別方法研究.pdf

1、噪聲控制的研究長(zhǎng)久以來(lái)倍受關(guān)注，而準(zhǔn)確的聲源定位是進(jìn)行噪聲控制的首要條件。近場(chǎng)聲全息技術(shù)(NAH)和波束形成法(Beam-forming)是最常用的對(duì)傳聲器采集的信號(hào)進(jìn)行處理的聲源識(shí)別方法。NAH技術(shù)是基于二維空間傅里葉變換的聲源識(shí)別方法，要求全息面無(wú)限大，雖然通過(guò)近場(chǎng)測(cè)量能夠提高識(shí)別精度，但信號(hào)截?cái)嗾`差的影響始終無(wú)法克服;Beam-forming是通過(guò)聲波信號(hào)的延時(shí)求和原理來(lái)識(shí)別聲源，不存在聲壓信號(hào)空間變換中的誤差，但其聲源識(shí)別的結(jié)果

2、受旁瓣誤差的影響，聲源強(qiáng)度的識(shí)別過(guò)程復(fù)雜。本文利用基于柯西-施瓦茲不等式定理的聲源識(shí)別方法識(shí)別聲源位置，強(qiáng)度和初相位信息，并提出將該方法用于運(yùn)動(dòng)點(diǎn)聲源的軌跡追蹤。
　　該方法采用傳聲器陣列測(cè)量聲壓信號(hào)，對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行FFT變換診斷出信號(hào)頻率并計(jì)算聲壓數(shù)據(jù)的傅里葉變換值，將聲壓值按陣列位置順序整合成聲壓向量;以診斷的聲源頻率構(gòu)造虛擬點(diǎn)聲源，虛擬聲源輻射到傳聲器陣列上的聲壓信號(hào)按同樣的陣列位置順序整合成虛擬聲源聲壓向量，并將虛擬聲源

3、聲壓向量歸一化;計(jì)算聲壓向量與歸一化后的虛擬聲源聲壓向量的內(nèi)積，根據(jù)柯西-施瓦茲不等式定理，只有當(dāng)兩個(gè)向量的內(nèi)積模取到最大值時(shí)，虛擬聲源位置才能與實(shí)際聲源位置點(diǎn)重合;因此將聲源識(shí)別的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為尋找向量?jī)?nèi)積模最大值的問(wèn)題;利用找到的聲源位置處的內(nèi)積值可以直接求得聲源的強(qiáng)度和初相位。
　　探討了基于柯西-施瓦茲不等式的聲源識(shí)別方法的特性，研究傳聲器陣列面尺寸、傳聲器的間隔、傳聲器位置誤差、陣列面與聲源的距離、聲源頻率、隨機(jī)噪聲等因素對(duì)

4、聲源識(shí)別結(jié)果的影響;仿真結(jié)果表明，傳聲器的陣列面尺寸、傳聲器間隔、傳聲器與聲源的距離及聲源頻率對(duì)識(shí)別結(jié)果沒(méi)有影響，陣列的位置誤差和外界隨機(jī)噪聲對(duì)識(shí)別的結(jié)果影響也很小，證明基于柯西-施瓦茲不等式的聲源識(shí)別方法具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性。
　　結(jié)合迭代循環(huán)相減識(shí)別多點(diǎn)聲源，當(dāng)聲源間距離較近時(shí)，識(shí)別的聲源結(jié)果受到聲源間的干擾影響，引入迭代循環(huán)算法降低聲源相互干擾的影響，以傳聲器測(cè)量面上剩余的聲壓作為判斷循環(huán)終止的條件;仿真結(jié)果表明，利用基于柯西-

5、施瓦茲不等式的聲源識(shí)別方法結(jié)合迭代循環(huán)相減算法能有效識(shí)別出多個(gè)點(diǎn)聲源。
　　將基于柯西-施瓦茲不等式的聲源識(shí)別方法推廣到運(yùn)動(dòng)聲源的識(shí)別，分析運(yùn)動(dòng)點(diǎn)聲源的輻射特性，采集運(yùn)動(dòng)點(diǎn)聲源輻射的時(shí)域聲壓信號(hào)并將其劃分成若干細(xì)小時(shí)段，對(duì)每個(gè)細(xì)小時(shí)段內(nèi)的信號(hào)進(jìn)行分析，利用基于柯西-施瓦茲不等式的聲源識(shí)別方法識(shí)別出聲源在微小時(shí)段內(nèi)的位置點(diǎn)，記錄聲源在每個(gè)微小時(shí)段內(nèi)的坐標(biāo)點(diǎn)，輸出聲源運(yùn)動(dòng)的軌跡分布圖。仿真結(jié)果表明，基于柯西-施瓦茲不等式的聲源識(shí)別方法