双面Patch近场声全息实验研究

文章将声场分离技术和Patch NAH技术结合起来,提出一种双面Patch NAH技术.该技术首先采用基于空间Fourier变换的双面声场分离技术清除全息面背向声源的干扰,再采用基于波数域外推的Patch NAH技术进行声源局部重建.由于综合了声场分离和Patch NAH的优点,所提出的双面Patch NAH技术可以用...     

声源聚集度的波叠加法虚拟源强配置

针对虚拟源强的配置方法影响声场重建精度的问题,提出了一种声源聚集度分析法用于虚拟源强配置。根据各个点源的位置坐标,以每个声源为中心,采用一定的半径进行搜索,计算出声场的声源聚集度,并按照声源聚集度进行聚类分析。按照聚集度的不同将声源分为3类,然后通过重心法求出虚拟源强的坐标,进而实现虚拟源强的配置。通过理论分析和仿真验证了此方法的可行性。研究结果表明:声压幅值误差的最大值为1.812%,初相位误差的最大值为1.617%,声场重建精度得到了显著提高。采用3类虚拟源强的配置,克服了虚拟声源分布与声源表面的共形问题,更适用于结构复杂的振动体。     

基于数据外推与内插的联合局部近场声全息

基于波叠加的数据外推与内插技术是两种基于波叠加法的对全息面数据进行扩展处理的局部近场声全息算法。依据数据外推与内插技术的优势与不足之处,提出了一种基于波叠加的数据外推-内插联合局部近场声全息技术,该技术在全息面测量数据的基础上同时进行数据内插与外推,从而在提高全息面分辨率的同时等效的扩大了测量孔径,以求实现用有限的传声器获得更为全面的声场信息,提高了声场重建的精度,同时降低了声场测量要求。数值仿真结果表明了该技术的实用性与有效性。     

低信噪比条件下的平面等效源近场声全息方法

为提高低信噪比条件下的近场声全息成像效果,提出一种低信噪比条件下的平面等效源近场声全息方法,其将近场声全息对声场还原度高的优点和声源定位方法抗干扰能力强的优点相结合。该方法首先结合压缩感知技术的正交匹配追踪算法,在未知声源数目情况下求出虚拟声源在平面分布,再利用传导矩阵求出近场平面声压分布。通过仿真分析金属弹性材料壳体振动的近场声辐射,将该方法与Fourier变换方法、常规边界元方法以及传统等效源方法的近场声全息效果相比较。仿真实验表明,该方法性能可靠且具有较强的抗噪能力,可作为低信噪比条件下平面近场声全息方法的一种有效补充。     

腔体内三维声场重构与预测的波叠加方法

研究了基于波叠加方法的腔内声全息技术,并将其应用于不规则形状腔体内的声场重构和预测.根据波叠加积分公式,腔体内部的三维声场可以由置于腔体外部的连续虚源产生的声场来等效替代,而虚源上的源强密度可以通过匹配测量点的声压获得.一旦计算出虚源上的源强密度,便可以获得整个腔体内的声场信息.这种全息技术避免了边界元方法声全息技术中的奇异积分处理,易于理解和计算机上实现.最后,通过典型的算例验证了理论分析和实现算法的正确性和有效性.     

基于拖曳阵的本船辐射声场重建技术研究

针对传统水下辐射噪声测量方式的不足,提出了利用船舶自带拖曳阵回转的方式,根据波叠加方法进行本船辐射声场重建.该方法首先根据分段受力分析法获得回转过程中船舶与拖曳阵空间位置关系,然后通过拖曳阵接收的自噪声进行声场重建.通过仿真分析频率、空间位置、回转半径等因素对重建精度的影响.针对拖曳回转存在盲区的问题,提出声压-振速联合重建声场,实现全方位的本船辐射声场重建.将波叠加法的计算结果与virtual.lab计算的理论值进行对比,证明了基于拖曳阵的本船辐射声场重建技术的可行性,该方法计算效率高,计算精度满足工程应用要求.     

粗糙海面对空气中声源激发水下声场的影响

提出一种计算粗糙海面条件下空气中声源激发水下声场的方法,并通过数值仿真研究粗糙海面对水下声场的影响.在波数积分模型的基础上,采用微扰法将声场分为平均声场和散射声场之和.其中,平均声场采用国际流行的波数积分模型OAST计算,散射声场采用自相容扰动法计算.对不同风速、不同声源频率条件下的声场进行仿真,结果表明风速越大、声源频率越高,总声压变化范围越大,同时,水下接收到的平均声压和均方声压受到的影响越大.     

基于压缩奇异值分解等效源法的结构板件声源识别

为改善空间连续型声源的声场重建与声源识别性能,基于压缩感知(compressed sensing,CS)和等效源法(equivalent source method,ESM)的基本理论,提出了一种压缩奇异值分解等效源法(CSVDESM)。CSVDESM通过奇异值分解法获取声场的一系列正交基,在ESM和CS框架的基础上实现对声场的重构。将CSVDESM与高阶矩阵函数波束形成理论结合,通过提高阶次值,不断缩小识别到的声学中心覆盖范围,进一步提高声源识别定位精度。数值仿真分析和实验应用均验证了CSVDESM的有效性与实用性。     

基于波叠加的噪声源识别方法

将波叠加方法引入了噪声源识别领域,结合基于传声器阵列的测量技术和可视化的结果表示方法,提出了一种新的噪声源识别方法,并通过仿真和实验验证了该方法的正确性.根据波叠加方法的原理,声源产生的空间声场可以用其内部的一系列虚源点来等效代替,而虚源源强可以通过匹配场点的声压来获得,进而由这些虚源重构任意场点的各种声学量.声压可通过阵列测量技术获得,计算结果可显示成等高线图、矢量图或动画,便于直观地判别出声源的位置、大小、传播路径.仿真和实验都取得了良好的分辨效果,表明该方法可对任意形状物体进行噪声源识别.     

利用声场重构预估声源辐射声功率

针对中低频声辐射,提出了基于声辐射模态、利用声场重构进行声功率预估的方法.通过声场重构获得声源辐射的整个声压场,基于远场径向积分来计算声功率,推导出了辐射声功率计算公式.以平板声源为例进行仿真验证,讨论影响预估精度的一些因素,分析声场重构法预估声功率的稳定性,并与工程测量法进行对比分析.结果表明,由于声场重构法基于近场测量,能够获得远场足够多的信息,在测点不多的情况下可以达到更高的预估精度,并且具有很好的稳定性.     

考虑叠片效应的变压器铁心多场仿真模型研究

为了提高电力变压器铁心噪声预估的准确性,通过修正铁心的动力学参数,利用能量法分配等效磁致伸缩力载荷,建立电磁-结构-声场耦合的仿真计算模型。应用有限元方法求解了三相三柱变压器铁心在空载条件下的磁通密度分布、表面振动速度分布以及声场分布,对比实验测量与铁心模型仿真结果,发现修正后的铁心模型噪声仿真结果与实验吻合度更高;该数值计算模型为预估变压器铁心振动噪声提供了更为准确的分析手段。     

孤立子内波存在下的声传播仿真研究

孤立子内波会对声传播产生巨大的影响,基于有限元方法利用COMSOL软件对孤立子内波影响下的声学问题进行求解,仿真研究.首先建立了孤立子内波模型,通过仿真分析了孤立子内波对声场的影响.结果显示,孤立子内波会影响声线的传播轨迹和传播损失,可使声场能量分布更均匀.孤立子内波还会对声矢量场产生影响,使水平质点振速传播损失减小,使垂向质点振速略微增加.     

均压孔结构对p-p声强探头精度的影响

传声器均压孔在平衡腔体内外大气静压的同时,也为其建立了声学低频通道,因而影响到传声器的低频相位特性。基于传声器等效声学模型,对均压孔暴露和未暴露外部测试声场两种状态下的声强探头相位失配误差进行了讨论,并深入分析了驻波声场下均压孔结构对声强探头测试精度的影响。指出具有普通均压孔结构的声强探头通过传递函数修正完全可以达到IEC1043对I级声强探头在驻波声场中的测试精度要求。分析模型和结论的有效性最终通过试验得到了验证。     

基于球麦克风阵列的三维空间多声源定位

由于球麦克风阵列本身结构的特殊性,目前它广泛的应用于声场录制、波束形成、声场重现和声场分析等等领域.利用球麦克风阵列的对称性进行三维空间的多声源定位,和传统的声源定位方法不一样,通过分析声波传播的物理特性,采用球谐函数声场分解的方法,研究和探讨了离散的球麦克风阵列求解多声源情况下球散射声场球谐系数的方法,同时采用球傅立叶变换的方法分析了多声源情况下声场的指向性因子的变化情况,并由该指向性因子的等高线图确定了三维空间中的各个声源方向.同时还大致分析了麦克风阵列的离散化所导致的声场分解的误差,讨论了麦克风阵列的大小、麦克风位置以及声场分解模态的高低对声源定位精度的影响,最后采用了遗传算法对球麦克风阵列的麦克风位置进行设计和优化,提出了在有实际应用条件限制下设计优化球麦克风阵列的一种方法.计算机模拟表明,基于声场球谐系数求解和球傅立叶变换的方法可以同时有效的确定三维空间中任意方向的多个声源的方向.     

基于逆边界元法的内燃机噪声源识别方法

对内燃机复杂噪声源进行识别和排序是内燃机噪声控制的关键．基于逆边界元法（IBEM）的噪声源识别技术,利用边界元法建立了声场与结构表面振动速度之间的声学传递向量（ATV）．将常规的声压测量作为输入数据,在逆向数值计算方法的基础上能够精确地重构出结构表面法向振动速度,进而获得源面详细的振声特征信息．针对某轿车柴油机,测试了额定工况下近场144个场点声压,应用该方法在发火频率点处,重构出了柴油机表面法向振动速度分布．通过对比预测和实测声场点声压,验证了该方法的有效性．在噪声面板贡献量分析的基础上,对该柴油机各功能部件的噪声贡献量进行了排序,并得知额定工况下该柴油机的机体裙部是主要的噪声辐射部位．应用实例说明了该方法对复杂噪声源识别易于实施。具有更广的工程适应性．     

基于表面振动法测试割草机割草器噪声源

由于割草机工作时存在振动大、噪声大的问题,以手推式变割幅割草机进行研究,采用表面振动测速法对割草机各部件的噪声源进行识别。在2000r/min,100%负荷工况下对变割幅割草机进行表面振动测试,获得了割草机工作时各部件的振动速度和振动速度1/3倍频程频谱分析,确定割草机工作时各部件的主要振动范围,并估计计算出割草机工作时各部件的声功率级,获得了割草机各主要噪声源的大小排列,确定出了主要噪声源,为降低割草机噪声提供了理论依据。     

均匀脉动柱面声源阵高频辐射远声场特性的研究

由均匀脉动柱面高频辐射远声场处速度势函数 ,导出一类均匀脉动柱面声源阵高频时远声场处速度势、声压、声强公式。通过分析知 :这种结构的声源高频辐射具有方向性。     

加环筋轴对称壳体振动声辐射特性

为了研究加环筋轴对称壳的声振特性,建立了轴对称壳水中声辐射计算的FEM/BEM(有限元法/边界元法)三维模型,探索了加筋的高度、宽度、数目对轴对称壳的表面平均振速、辐射功率、辐射效率、激励点法向声强以及声场指向性的影响规律。计算方法是在有限元软件ANSYS中建模和模态分析基础上,将有关数据(网格、模态)导入边界元软件SYSNOISE中计算流体-结构耦合状态下的辐射声场特性。结果表明:随着环筋高度、宽度和数目的增大,激励点法向声强、表面平均振速、辐射效率和辐射声功率随频率变化曲线的峰彼此错开;环筋高度、宽度和数目增大时,激励点法向声强以及辐射声功率都有增加,而表面平均振速减小,因而导致声辐射效率的增加;在频率0~700 Hz内,低频时环筋高度、宽度和数目的变化对声场指向性影响规律类似;高频(601 Hz)环筋增多时对称壳尾部声辐射相对增强,而加筋处的中部声辐射相对减弱。