基于矢量陣近場聲全息技術(shù)的噪聲源識別方法研究.pdf

1、近場聲全息技術(shù)是上世紀(jì)八十年代發(fā)展起來的一種聲源識別和聲場可視化技術(shù)，它通過在輻射體的近場測量聲壓數(shù)據(jù)可以重建和預(yù)測出整個(gè)三維空間聲場的聲學(xué)量，如聲壓、質(zhì)點(diǎn)振速、聲強(qiáng)以及遠(yuǎn)場指向性等。本文首先回顧了近場聲全息技術(shù)的發(fā)展和研究現(xiàn)狀，詳細(xì)討論了各種實(shí)現(xiàn)方法和各自具有的特點(diǎn)，明確了需要解決的問題，針對水中潛艇噪聲源識別問題進(jìn)行了研究，并提出解決途徑，確立了論文研究內(nèi)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(shù)對全

2、息測量孔徑的嚴(yán)格要求，本文從理論上證明了統(tǒng)計(jì)最優(yōu)柱體近場聲全息技術(shù)的重建和預(yù)測公式，并重點(diǎn)提出了基于聲壓、振速和聲壓振速聯(lián)合重構(gòu)的統(tǒng)計(jì)最優(yōu)近場聲全息技術(shù)，比較了三種方法的重構(gòu)效果，結(jié)果表明聲壓法重構(gòu)聲壓以及振速法重構(gòu)的振速結(jié)果具有明顯的優(yōu)勢。為了解決全息柱面兩側(cè)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(gòu)的聲場分離技術(shù)，對多源復(fù)雜聲場進(jìn)行了聲場分離，得到滿意的分離結(jié)果。
　　 針對近場聲全息技術(shù)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(qiáng)測量的寬帶柱面近場聲全息技術(shù)的基本原理，對實(shí)際計(jì)算過程中有限長柱體的近似問題進(jìn)行了研究，給出了近似化條件，進(jìn)而推導(dǎo)了解決奇異性影響的相位重構(gòu)離散算法，論文著重討論了誤差的分布特點(diǎn)以及測量參數(shù)對它的影響，并對算法的定位識別性能進(jìn)行了對比分析。最后，進(jìn)行了基于矢量陣測量的BAHIM技術(shù)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了聲源輻射聲場的有效重構(gòu)。
　　 本文針對實(shí)際應(yīng)用時(shí)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(shù)

4、，詳細(xì)分析了全息技術(shù)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(diǎn)對柱面—雙平面的非共形面模型進(jìn)行研究，進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，進(jìn)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(jìn)行討論，結(jié)果表明“Tikh+GCV”組合的重構(gòu)誤差最小。
　　 針對近場聲全息重構(gòu)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(shù)、BAHIM技術(shù)以及BEM技術(shù)，本文提出了兩種

5、混合近場聲全息重構(gòu)技術(shù)，即基于聲強(qiáng)測量和邊界元法的混合近場全息技術(shù)和基于統(tǒng)計(jì)最優(yōu)和邊界元法的混合近場全息技術(shù)。該方法結(jié)合各算法的特點(diǎn)，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(diǎn)，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(shí)所存在的測量孔徑、參考源、重構(gòu)距離、不適定性處理等問題，對其缺陷進(jìn)行彌補(bǔ)，使其有利于實(shí)際工程應(yīng)用的實(shí)施。
　　 最后，本文基于以上研究理論，進(jìn)行了基于矢量陣測量的水中近場聲全息實(shí)驗(yàn)研究，采