【摘要】：近場聲全息技術(shù)是一種高效的噪聲源識別、定位及聲場可視化技術(shù)。該技術(shù)由于在目標(biāo)聲源近場進(jìn)行測量,可以記錄到聲源輻射中的倏逝波成分,使其重建結(jié)果不受瑞利判據(jù)的限制,從而大大提高了聲場重建分辨率。統(tǒng)計(jì)最優(yōu)近場聲全息作為近場聲全息技術(shù)中的一個(gè)重要分支,在大尺寸聲源全息重建等方面有其獨(dú)特的優(yōu)勢。本文在簡要介紹近場聲全息技術(shù)的發(fā)展概況和研究現(xiàn)狀及存在問題的基礎(chǔ)上,主要針對統(tǒng)計(jì)最優(yōu)近場聲全息算法在聲場重建中存在的一些問題進(jìn)行了研究和改進(jìn)。對于常規(guī)的統(tǒng)計(jì)最優(yōu)柱面近場聲全息和統(tǒng)計(jì)最優(yōu)球面近場聲全息中的全息測量面通常要求與目標(biāo)聲源共形的局限性,將基于平面測量的方案引入其中,通過數(shù)值仿真驗(yàn)證了該方案的有效性和準(zhǔn)確性。同時(shí),該部分也將為全文奠定理論物理基礎(chǔ)。針對常規(guī)統(tǒng)計(jì)最優(yōu)近場聲全息在半自由聲場空間多源聲場重建過程中重建過程中所需波函數(shù)項(xiàng)數(shù)多,重建精度不理想的問題,提出了一種基于平面測量的改進(jìn)統(tǒng)計(jì)最優(yōu)近場聲全息算法。與常規(guī)算法往往選用單一的波函數(shù)來計(jì)算聲場傳遞矩陣不同,改進(jìn)算法通過根據(jù)聲源的特點(diǎn)選取合適的波函數(shù)組合(如單元平面波、單元柱面波和單元球面波)來計(jì)算重建過程中的聲場傳遞矩陣,進(jìn)而重建出目標(biāo)聲源的聲場。通過數(shù)值仿真驗(yàn)證了該方法的準(zhǔn)確性和有效性,并與常規(guī)算法進(jìn)行了詳細(xì)的對比分析。從總體上看,改進(jìn)算法與常規(guī)算法相比顯著提高了重建精度,在不同頻率下的相對誤差波動(dòng)較小,魯棒性更強(qiáng),且隨著頻率的增大相對誤差有逐漸減小的趨勢;此外,不同的波函數(shù)組合,重建結(jié)果的相對誤差差異很大,當(dāng)選取的波函數(shù)與聲源共形且數(shù)量一致時(shí)重建效果較好;最后,重點(diǎn)分析了重建距離對重建結(jié)果的影響。對于非自由空間聲場重建,則詳細(xì)介紹了一種基于雙層測量的統(tǒng)計(jì)最優(yōu)近場聲全息聲場分離技術(shù)。采用這種聲場分離技術(shù),可以對全息測量面兩側(cè)均有聲源時(shí)的聲場進(jìn)行重建研究。通過以上研究,初步建立了一個(gè)較為完整的統(tǒng)計(jì)最優(yōu)近場聲全息理論體系。
[Abstract]:Near-field acoustic holography is an efficient technique for identifying, locating and visualizing noise sources. This technique can record evanescent wave components in sound source radiation by measuring near field of target sound source, so that the reconstruction results are not limited by Rayleigh criterion, thus greatly improving the resolution of sound field reconstruction. As an important branch of near-field acoustic holography, statistical optimal near-field acoustic holography has its unique advantages in large scale acoustic source holographic reconstruction. On the basis of a brief introduction of the development of near-field acoustic holography, the present research situation and existing problems, this paper mainly studies and improves some problems in acoustic field reconstruction based on the statistical optimal near-field acoustic holography algorithm. For the limitation of the conventional statistical optimal cylindrical near-field acoustic holography and the statistical optimal spherical near-field acoustic holography, the holographic measurement plane is usually conformal with the target sound source. The validity and accuracy of the scheme are verified by numerical simulation. At the same time, this part will also lay the theoretical physics foundation for the full text. Aiming at the problem that conventional statistical optimal near-field acoustic holography needs more terms of wave function and the reconstruction accuracy is not ideal in the process of multi-source acoustic field reconstruction in semi-free acoustic field, An improved statistical optimal near-field acoustic holography algorithm based on plane measurement is proposed. Different from the conventional algorithm, a single wave function is often used to calculate the sound field transfer matrix. The improved algorithm selects the appropriate combination of wave functions according to the characteristics of the sound source (such as element plane wave). Element cylindrical wave and element spherical wave) are used to calculate the sound field transfer matrix in the reconstruction process, and then to reconstruct the sound field of the target sound source. The accuracy and effectiveness of the method are verified by numerical simulation, and compared with the conventional algorithm in detail. On the whole, compared with the conventional algorithm, the improved algorithm improves the reconstruction accuracy significantly. The relative error fluctuates less, the robustness is stronger, and the relative error decreases gradually with the increase of the frequency. With different combination of wave functions, the relative error of reconstruction results is very different. When the selected wave functions are conformal and the number of sound sources is the same, the reconstruction effect is better. Finally, the influence of reconstruction distance on the reconstruction results is analyzed. For non-free space acoustic field reconstruction, a statistical optimal near-field acoustic holographic acoustic field separation technique based on double-layer measurement is introduced in detail. By using this technique, the sound field can be reconstructed when there are sound sources on both sides of the holographic measurement plane. Based on the above research, a relatively complete theoretical system of statistical optimal near-field acoustic holography is established.
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB53

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本文編號：2178117