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.     

多源混合声场全息重建和预测方法与实验

多源混合声场的全息重建和预测研究对声全息技术走向实际应用具有非常重要的意义. 在提出两种基于分布源边界点法的多源混合声场全息重建和预测方法: 单面测量组合法和多面测量组合法的基础上, 对此展开了实验研究, 并通过对两种方法重建和预测的结果与实际结果的比较和讨论, 说明了两种方法的有效性以及多面测量组合法的优越性. 考虑到实际重建结果对测量误差的高度敏感性, 文中提出采用Tikhonov正则化方法稳定重建过程, 抑制测量误差的影响, 从而优化了重建结果, 提高了全息重建和预测的可信度, 为声全息技术进一步走向实际应用打下了基础.     

基于时域非简化模型的运动声源定量测量方法

对运动声源进行识别和定量测量是掌握噪声发生机理和传播特性的基础,是科学高效地进行噪声污染防治的重要前提。目前已有的各种声场测量方法和技术由于原理及性能的限制,无法实现对这类运动复杂声源的定量测量,其中一个关键问题是利用运动声源简化模型消除声源声音信号Doppler效应的误差过大。该文基于时域运动声源声辐射非简化模型,通过分步解逆实现高速声源信号中Doppler效应的消除,得到消除Doppler效应的无损修正信号。通过仿真模拟和实际声源实验验证了该方法的有效性,运用该方法建立远场声全息对运动声源进行了定量测量及可视化再现。本研究对深入理解运动声源的机理和特性具有一定的意义,同时将运动声源的定量测量拓展到高速领域,为高速交通工具的噪声污染防治提供了理论和技术基础。     

基于声全息的超透镜成像改进方法研究

针对空间Fourier变换的倏逝波近场声全息研究方法存在的缺陷,提出了在近场用声学超透镜代替离散分布在全息面上的声传感器的改进方法。先将声源信息汇聚于一点,再用声压传感器在聚焦点采集声源信息,实现声源识别、定位以及重建,从而有效地避免因离散采集而带来的"窗效应"和"卷绕误差"。建立物理模型,运用COMSOL软件模拟仿真,得到入射波与透镜汇聚声波的能量值比值接近1,成像效果良好,应用前景广阔。     

基于多球域波叠加法的PNAH正则化方法的仿真研究

本文阐述了基于多球域波叠加法的局部近场声全息声场重建原理,由于基于多球域波叠加法的PNAH的声场重建是典型的反问题,测量误差的存在使得该反问题的求解具有"不适定"特性,必须进行正则化处理.在此理论的基础上,加入高斯白噪声情况下,本文运用了Tikhonov正则化和L-曲线相结合的方法进行声场重建.并通过仿真实验,证明了该方法的有效性.     

基于分布源边界点法的新型近场声全息技术

文章提出采用分布源边界点法作为近场声全息变换算法,建立了基于分布源边界点法的新型近场声全息理论,该方法避开了采用边界元法时所存在的复杂的变量插值、奇异积分的处理、特征波数处解的非唯一性处理等问题,具有计算速度快、计算精度高、计算稳定性好等优点;针对重建结果对测量误差的高度敏感性,提出采用Tikhonov正则化方法稳定重建过程,抑制了重建误差的影响;提出新型的半自由声场全息重建和预测方法,解决了存在地面反射的声场的全息重建问题,对音箱源的研究验证了文中方法的可行性和正确性。     

基于带限信号恢复算法的近场声全息分辨率增强方法

提出了一种基于带限信号恢复算法的近场声全息空间分辨率增强方法. 该方法利用实测全息面声压信号的波数域带限特性, 采用带限信号恢复算法——Papoulis- Gerchberg方法(PGA)对全息面声压信号进行插值, 从而等效地增加了全息面声压数据, 减小了测量间隔, 一定程度上恢复由于测量间隔太大而损失了的高波数成分, 从而有效地提高了全息图像的分辨率. 单点激励固支板声全息实验表明, 该方法可以有效提高近场声全息图像的分辨率.     

基于分布源边界点法的声散射场全息重建和预测理论

通过在边界结点法向方向上,背离分析域一定距离处构造虚构点源;用虚构点源在边界结点、全息测量点、重建点和预测点处产生的特解,形成满足系统方程的特解矩阵,来计算散射场声学量之间的传递矩阵;建立了基于分布源边界点法的声散射场重建和预测理论模型.该方法避开了基于边界元法的声全息重建和预测模型中的变量插值、数值积分和奇异积分的处理,具有计算速度快、计算精度高、计算稳定性好等优点.     

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.     

噪声源识别技术的进展

实现声源控制的前提是正确识别出主要噪声源.文章介绍了噪声源识别的各种方法.简要论述了传统的分析方法和基于信号处理技术的一般识别方法;对近年来出现的声强测量、声全息和波束形成技术的原理、特点、应用作了综述;最后简单介绍了合肥工业大学噪声振动工程研究所近几年来在这方面取得的成果.