基于矢量陣近場聲全息技術的噪聲源識別方法研究.pdf

1、近場聲全息技術是上世紀八十年代發(fā)展起來的一種聲源識別和聲場可視化技術，它通過在輻射體的近場測量聲壓數(shù)據(jù)可以重建和預測出整個三維空間聲場的聲學量，如聲壓、質點振速、聲強以及遠場指向性等。本文首先回顧了近場聲全息技術的發(fā)展和研究現(xiàn)狀，詳細討論了各種實現(xiàn)方法和各自具有的特點，明確了需要解決的問題，針對水中潛艇噪聲源識別問題進行了研究，并提出解決途徑，確立了論文研究內容。
　　 針對大尺寸聲源的噪聲源識別問題，克服常規(guī)近場聲全息技術對全

2、息測量孔徑的嚴格要求，本文從理論上證明了統(tǒng)計最優(yōu)柱體近場聲全息技術的重建和預測公式，并重點提出了基于聲壓、振速和聲壓振速聯(lián)合重構的統(tǒng)計最優(yōu)近場聲全息技術，比較了三種方法的重構效果，結果表明聲壓法重構聲壓以及振速法重構的振速結果具有明顯的優(yōu)勢。為了解決全息柱面兩側均有聲源的柱面聲場重建問題，提出了采用聲壓振速聯(lián)合重構的聲場分離技術，對多源復雜聲場進行了聲場分離，得到滿意的分離結果。
　　 針對近場聲全息技術在寬帶聲源識別和重建過程

3、中的局限性，本文研究了基于聲強測量的寬帶柱面近場聲全息技術的基本原理，對實際計算過程中有限長柱體的近似問題進行了研究，給出了近似化條件，進而推導了解決奇異性影響的相位重構離散算法，論文著重討論了誤差的分布特點以及測量參數(shù)對它的影響，并對算法的定位識別性能進行了對比分析。最后，進行了基于矢量陣測量的BAHIM技術實驗，實現(xiàn)了聲源輻射聲場的有效重構。
　　 本文針對實際應用時潛艇難以共形測量的問題，研究了基于邊界元法的聲全息變換技術

4、，詳細分析了全息技術的不適定性問題，介紹了幾種正則化方法和正則化參數(shù)的選取方法，并重點對柱面—雙平面的非共形面模型進行研究，進行了仿真驗證，進一步討論了柱面—雙平面的非共形面模型的參數(shù)選取原則。最后，對多種正則化方法和正則化參數(shù)選取問題進行討論，結果表明“Tikh+GCV”組合的重構誤差最小。
　　 針對近場聲全息重構過程中遇到的寬帶、非共形面、測量距離較大等問題，基于SONAH技術、BAHIM技術以及BEM技術，本文提出了兩種

5、混合近場聲全息重構技術，即基于聲強測量和邊界元法的混合近場全息技術和基于統(tǒng)計最優(yōu)和邊界元法的混合近場全息技術。該方法結合各算法的特點，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，發(fā)揮其長處，另一方面又克服了邊界元法作為聲場全息變換算法時所存在的測量孔徑、參考源、重構距離、不適定性處理等問題，對其缺陷進行彌補，使其有利于實際工程應用的實施。
　　 最后，本文基于以上研究理論，進行了基于矢量陣測量的水中近場聲全息實驗研究，采