利用声压有效值信息进行白噪声声源识别

研究提出利用声信号有效值进行内积运算识别白噪声声源的方法,用传声器阵列测得声压信号有效值组成声压有效值向量,与虚拟点声源声压有效值向量做内积,搜索内积模的最大值,根据柯西施瓦兹不等式确定声源位置.建立相应的识别步骤,对白噪声声源进行仿真识别,分析测量误差与测量距离对识别效果的影响,通过增大传声器布置间距改善测量距离较远...     

利用声压幅值相关性识别声源特性研究

基于相位信息识别声源的传统方法在测量声信号前需要进行严格的相位匹配,对测量设备要求较高。通过对延时求和波束形成算法作形式上的转化,说明其运算机制是利用声压信号相位进行相关诊断,进一步研究提出利用声信号幅值识别声源的方法。将传声器阵列测得的声压幅值组成声压幅值向量,与虚拟点声源声压幅值向量做内积,搜索内积模的最大值,根据柯西-施瓦兹不等式定理确定声源位置。建立相应的识别步骤,对球面波声源进行仿真识别,并比较本方法与波束形成方法的识别特性的差异,且进行相应的实验验证。结果表明,本方法能有效识别出简谐波声源,且拥有良好的抗噪能力,可消除波束形成法识别高频声源时出现的“鬼影”现象;当传声器阵列存在误差时,比波束形成法有更准确的识别结果。     

一种有效抑制阵列后方声源的心形指向性传声器阵列

基于心形指向性传声器的波束形成可以有效抑制阵列后方声源的干扰,提高前方声源的识别精度。以平面轮形传声器阵列为对象,借助MATLAB仿真计算,对阵列后方声源波束形成声源识别特性及其抑制方法进行研究。基于除自谱的互谱波束形成算法提出了含有传声器指向性的波束形成算法,对圆形和心形指向性传声器进行不同声源类型的波束形成仿真计算,并针对仿真结果显示出的不足,给出了既能保证阵列平面上最大声压贡献量的识别精度,又能降低旁瓣水平的幅值校正算法。试验结果证明了基于心形指向性传声器的波束形成可以有效抑制后方声源。     

双传声器声压测量的计算误差分析

利用双传声器测量声压存在系统误差,这个误差主要出现在对两个通道声压进行平均的算法上.当两个传声器之间的声压差很小时,算术平均法和几何平均法计算出的声压级误差的差别可以忽略.在测量平面声场时,声压级误差主要出现在高频;在测量点声源声场时,声压误差级主要和测试距离有关.     

CLEAN-SC波束形成声源识别改进

CLEAN-SC波束形成声源识别方法计算速度快、成像干净清晰、结果准确度高,但当传统延迟求和算法在各声源处输出的主瓣严重融合时,亦无法准确分辨声源。造成该缺陷的原因为:主瓣严重融合时,CLEAN-SC所基于的延迟求和输出峰值所在聚焦点即为声源点的假设不成立。从源相干性角度,若某聚焦点处的延迟求和输出主要由某声源贡献时,该聚焦点可标示该声源,即基于该聚焦点的位置及强度信息可重构该声源在各传声器处产生声压的互谱矩阵。鉴于此,以CLEAN-SC识别的声源为初值迭代寻找正确的声源位置及强度,每次迭代中,最小化其余声源与某一声源的波束形成贡献的比值为每个声源选择标示点,根据标示点更新声源。仿真及试验均证明:所给方法比传统CLEAN-SC具有更高分辨率,使近距离低频率声源的准确识别变得可行。     

基于无单元声波叠加的自辐射近似解析表达研究

传统波叠加法中虚拟声源必须设于结构体内离表面一定距离处,否则会使算法中的自辐射项中的格林函数产生奇异性,无法正确计算声场。针对这一问题,研究了针对振动结构辐射表面离散化域形成的无单元空间离散域波叠加计算方法,采用奇异点挖去法、部分积分区域替换法和不变量嵌入法克服当声源点与接收点重合时格林函数的奇异性问题,得到自辐射声压项和速度项的非奇异表达。然后利用速度边界条件确定声源强度和声压。通过具有解析解的脉动球源的例子验证,该近似解析表达式能较好地代表声压和速度自辐射项,从而实现声场的预测。     

基于几何平均声压的声强计算的误差分析

采用p—p法计算声强时，需要用两个传声器测得的声压的均值代替被测点的平均声压，用两声压进行一阶差分来间接获得声振速。声压平均一般基于算术平均算法，分析发现：在高频区误差较大。针对声场大多呈非线性的特点，提出了应用几何平均计算声压的方法。并以平面声源、单极子、偶极子三种声源为例，对基于这两种计算声压的方法得到的声强误差进行了对比分析，结果表明：在高频区由几何平均声压而得到的计算声强的误差小于由算术平均而得到的计算声强的误差。     

基于快速迭代柯西阈值的声场重建方法研究

在声源识别领域，稳定且准确识别目标声源是一项极具挑战性的任务，尤其在中、低频范围内，因此论文提出快速迭代柯西阈值算法在中、低频段实现鲁棒性较强的声源识别和定位。通过蒙特卡罗分析，与3种经典罚函数方法Tikhonov正则化方法、宽带声全息算法和内点法求解方法相比，所提出的方法在中、低频段获得了稳定的声压重建结果，平均重建误差在5%以下，对声源识别逆问题具有良好的距离适应性和信噪比适应性。     

基于高阶矩阵函数的广义逆波束形成改进算法

广义逆波束形成是一种高效的声源识别定位方法,然而其计算稳健性易受随机噪声影响,阻碍了其声源识别动力学水平进一步提高。为改善广义逆波束形成声源识别方法的稳健性,基于高阶矩阵函数提出一种广义逆波束形成改进算法:定义了基于广义逆波束形成的正则化矩阵;对正则化矩阵与波束形成输出进行迭代运算;利用高阶矩阵函数对迭代求解所得广义逆波束形成输出的互谱进行优化。通过数值仿真详细分析了声源频率对波束形成矩阵函数阶次取值的影响,得到阶次的最优取值区间。最后通过数值模型和实验算例对单极子与相干声源进行定位识别,结果表明:改进算法在准确识别声源基础上能有效抑制旁瓣干扰,且具有更高的声源识别精度。     

提高混凝土空心小砌块的墙体隔声性能

用双传声器传递函数法测量材料的声学性能,由于传声器安装在筒壁上,其接收面与管内波的传递方向垂直,声压沿接收面分布不均匀,由此引出了两个问题需予以解决:①取传声器接收面上的哪一点作为测点位置;②传声器直径对测量的影响,尤其是在高频。针对这一问题,本文通过考虑声压沿传声器接收面的分布情况。导出了测量声压谱与传声器接收面中点处声压谱的关系。根据这一关系,对前面提及的两个问题,予以解答。(1)可以取接收面表面中点作为测点位置;(2)在以(1)的结论为前提条件下,直径对两传声器之间的传递函数测量无影响,但对声压的自谱测量有影响…     

统计最优柱面近场声全息识别声发射源研究

植物在受到病害胁迫时会发出声发射信号。通过声发射信号的采集,以统计最优柱面近场声全息技术为理论依据,进行植物的声源信号识别和声场分析。对单声源和多声源分别进行了仿真分析,通过不断修改全息柱面半径、重建柱面半径和测量点间距等参数,探索获得最佳重建效果的参数范围,同时探讨了窗函数对重建效果的影响。将基于统计最优算法的柱面近场声全息与基于空间傅里叶变换算法的柱面近场声全息进行了比较,仿真结果表明,单声源时基于空间傅里叶变换技术计算的重建面声压幅值相对误差均在10dB以下,而统计最优柱面声全息技术计算的重建面声压幅值相对误差均在15dB以下,多声源时基于空间傅里叶变换技术计算的重建面声压幅值相对误差基本在2dB左右,而统计最优柱面声全息技术计算的重建面声压幅值相对误差在26dB以下,充分表明了统计最优柱面声全息技术的优越性。     

基于传声器阵列的汽车鸣笛声定位算法及实现

针对违章鸣笛车辆的锁定问题,本文提出了一种基于传声器阵列空间搜索法的三维空间声源定位算法。设计计算机仿真实验,分析并确定了阵列的传声器个数。通过广义互相关方法估计传声器阵列中任意两个传声器的相对时延,然后结合估计得到的时延,采用基于5传声器阵列的空间搜索法计算得到声源空间位置。为验证算法的可行性,实际构建三维空间的点声源定位系统,进行实车定位实验。实验结果表明提出的算法可以有效地定位汽车鸣笛声。     

应用于传声器阵列定位校准的空间点声源声场拟合方法

介绍了一种用于传声器阵列声源定位精度校准的空间点声源声场模拟方法,并基于该方法设计了一套空间点声源模拟系统,完成了一个传声器阵列的定位位置精度校准。文章采用多通道点声源空间声场合成算法模拟了一个位于自由场空间的点声源,根据传声器阵列中每一个传声器的空间位置坐标,计算出传感器所处位置声场的动态声信号。通过耦合腔标准声源将对应的多通道电压信号输入被校准阵列系统,完成点声源的模拟。然后,该阵列运用波束形成算法进行声源定位,得出点声源的位置,并与模拟点声源的位置进行比对,实现对阵列定位准确性的校准。     

基于DAMAS2修正算法的旋转声源定位识别方法

针对常规束形成声源识别技术分辨率低、未考虑声源旋转运动造成的识别误差等问题,推导得到DAMAS2修正算法。该方法在原本的静止框架中加入转速,得到修正的指向矢量与波束形成修正结果,随后结合波束形成修正结果建立阵列点传播函数与真实声源位置之间的卷积关系,最终通过迭代求解获得真实声源位置。首先通过数值模拟构建两个频率及幅值均一致的对称点声源,对比分析常规波束形成算法与DAMAS2修正算法的识别效果,然后结合激光测速原理及波束形成测试理论进行旋转声源实验研究。结果表明:DAMAS2修正算法主瓣宽度小、虚假声源少,不仅可以识别出旋转声源的径向位置,而且能得到运动声源某一时刻的周向位置,能够更精确地定位识别旋转声源。     

采用矢量阵测量的水中宽带近场声全息技术研究

基于声强测量的宽带声全息技术(BAH IM)是由近场声全息(NAH)领域脱颖而出的一项技术,它由全息面上互相垂直的两个切向声强分量计算出全息面上的复声压相位,得到全息面上复声压,再进行NAH处理。针对水中圆柱体的噪声源识别问题,给出了该方法在柱体中运用的基本原理,利用所编制的程序进行了仿真验证,最后,采用矢量阵进行了水中近场声全息测量实验,验证了该方法的可行性和准确性,实验结果表明柱面内BAH IM技术在水中柱形声源内辐射声场的重建噪声源识别和定位中有着明显的优势。     

三维自由空间中指向性信息未知偶极声源的等效源识别方法

偶极声源的指向性是影响声源识别结果的关键因素。目前,偶极声源的识别方法通常是基于声源的指向性信息先验假设,然而在实际偶极声源识别中,很难事先获得声源的指向性信息;此外,声源分布在二维平面上的假设通常不适用于实际的气动系统。为了准确识别指向性信息未知的偶极声源,并获得声源的三维成像结果,提出了一种基于加权迭代L1最小化算法的等效源方法。该方法将声源指向矢量作为未知参数,从测量声压与等效源源强的传递函数中分离出来,并通过加权迭代L1最小化算法将声源指向矢量与等效源源强一起求解出来,进而利用这些求解获得的声源信息进一步预测声场。与以往的偶极声源识别方法不同,该方法可以实现指向性信息未知偶极声源的三维成像。指向性信息未知偶极声源的三组仿真案例和自制类偶极声源的实验研究验证了该方法的有效性和鲁棒性。     

基于波叠加与统计最优近场声全息的单面声场分离技术

基于空间声场变换的近场声全息以及统计最优近场声全息都要求全息面一侧的声场必须为自由声场。为了克服应用上的局限性,提出了一种波叠加方法和统计最优近场声全息相结合的方法。针对现有的双全息面声场分离技术需要在两个全息面上进行声压测量,效率较低的问题,首先采用波叠加算法根据全息面上的声压重构出某个重建面上的声压,然后利用全息面和重建面的声压数据采用统计最优近场声全息技术分离出全息面某一侧声源在全息面上单独产生的声学量,从而以更少的测点数在全息面两侧都存在声源的情况下实现空间声场分离。实验和数值仿真验证了该方法的有效性和可行性。     

基于误差估计的发动机排气声源特性间接识别模型求解方法研究

用于发动机声源特性识别的线性时不变频域模型仍然是较为实用的方法,但尚存在求解误差大、对输入误差敏感、识别及求解过程复杂等问题。为了提高声源识别的准确性,建立了间接法声源特性识别的误差估计方法,即声源声压离散度估计和声源阻抗值偏差估计。将识别模型中超定非线性方程组中的方程式进行两两组合,通过解析几何的方法直接求解方程组,获得声源特性参数的多个解,再利用声源阻抗值偏差估计选取最优解。经分析计算,获取的声源特性参数的误差估计值要明显低于传统四负载法。最后,采用三维声流耦合仿真方法对获取的声源特性参数进行验证,仿真预测的远场响应点声压值与试验结果吻合良好,表明基于误差估计的声源特性参数最优选取法可以获取更加准确的发动机声源特性参数,减少识别误差和识别的复杂程度。     

基于混合波叠加法的声源识别理论与试验研究

波叠加法作为噪声源识别的一种技术，克服了基于边界元法的声全息中的奇异值积分和解的非唯一性难题，但在测量面上要求足够多的传声器数目以满足重建精度，这样导致测量成本高、工作耗时且也不利实际实施。针对波叠加法的此缺点，提出将波叠加法和HELS方法相结合的方法，此法是基于Helmholtz方程最小二乘法，用相对少量的测点数据获得包围源的最小球面上或之外的任意一假想球面上的声压数据，然后将这些数据作为输入，计算出辐射体内混合内域虚源强的强度值，通过解离散波叠加的方程，重建出在重建面上离散点的声压值。达到用相对少量的测点数据重建表面为任意形状的振源辐射声压的目的。数值仿真与试验结果表明：它具有计算速度快、重建精度高、测量成本低和容易实施等优点，可以精确地识别和定位机械噪声源，在工程实践中具有广泛的应用前景。     

双声源法测量有源多层板声学性能的实验研究

采用双声源法对有源多层板声学结构的声学性能进行了测量,以压电陶瓷片作用在被激励板上使之振动产生次级声源,验证了以往研究中的一系列理论。实验研究结果表明:多孔材料可以实现多层板有源声学结构在高频范围的吸声;以最小声压为目标函数,利用FxLMS算法获得最优次级声源强度进行有源控制,可以提高结构在共振频率上的隔声量;为保证隔声量测量误差不超过5 dB,必须选择测量幅度误差小于±0.5 dB的传声器,且传声器间距必须满足一定的数学条件;传声器精度一定时,传声器间距为测试频率1/4波长的整数倍,隔声量测量误差达到最小值。