【摘要】：本文研究的聲源識別方法以內積運算為基礎,通過對傳聲器陣列測得的時域聲壓信號進行頻譜分析,計算出聲源頻率,得到各陣元接收聲壓信號的頻域聲壓值,將各陣元的頻域聲壓值按傳聲器陣列順序整合為聲壓向量;根據診斷出的聲源頻率和點聲源輻射理論構建虛擬點聲源,計算虛擬點聲源輻射在傳聲器陣列面上的頻域聲壓值,按照傳聲器陣列順序,將各陣元的頻域聲壓值整合為虛擬聲壓向量并歸一化處理,得到虛擬聲壓基向量;將實際聲壓向量與虛擬聲壓基向量作內積運算,根據柯西-施瓦茨不等式,當內積模達到最大值時,虛擬聲壓基向量與實際聲壓向量線性相關,此時虛擬點聲源位置和目標聲源位置重合。文中對基于內積運算的聲源識別方法理論進行了總結,通過仿真算例,證明該方法可以準確地識別出目標聲源的位置和強度。為更好地將本方法推廣到實際工程應用中,從定位識別精度、識別分辨率和對旁瓣的抑制能力方面,展開對本文方法的特性研究。在相同傳聲器數目和陣列尺寸的前提下,將傳聲器布置為十字陣列、圓形陣列、矩形陣列,對同一目標聲源進行識別定位;對比了高中低頻下的聲源識別效果,并結合平面矩形傳聲器陣列分析了陣列尺寸、傳聲器間隔及測量距離對識別分辨率的影響,證明基于內積運算的聲源識別方法在不同的聲源頻率、陣列尺寸、傳聲器間隔和測量距離下對單點聲源均具有較好的識別效果;探討了不同信噪比下的聲源識別效果,仿真結果表明,該方法具有良好的抗噪能力。在聲波滿足疊加原理的前提下,探討了當目標聲源附近存在一個具有相同聲輻射頻率的干擾聲源時,基于內積運算的聲源識別方法的識別效果。仿真算例表明,當兩個聲源的間距逐漸縮小時,聲源間的相互干擾作用逐漸增強,兩個聲源的聲壓向量在內積模最大值中的權重相當,此時,通過內積迭代相減運算無法識別出兩個聲源。為消除兩個近距離聲源之間的相互干擾,提高識別精度,本文提出利用標準正交系消除干擾的聲源識別方法,該方法按照診斷出的聲源頻率,構建兩個虛擬點聲源,分別計算兩個虛擬點聲源輻射在陣列面上各陣元的頻域聲壓值,將各陣元的頻域聲壓值按照陣列順序進行向量化處理,得到兩個虛擬聲壓向量,通過施密特正交化,將兩個虛擬聲壓向量構建為標準正交系,將實際聲壓向量分別與標準正交系中的兩個向量做內積運算,并求內積模的平方和,建立關于虛擬聲源位置坐標的目標函數,根據貝塞爾不等式,當兩點聲源的合成聲壓向量與標準正交系線性相關時,目標函數達到最大值,由此將兩點聲源的識別定位轉化為搜索目標函數的最大值。通過仿真算例,證明該方法可以有效消除近距離兩點聲源之間的互相干擾,提高聲源識別精度。在半消聲室進行單點聲源和兩點聲源的識別定位試驗,利用BK-3560D數據采集系統(tǒng)結合矩形傳聲器陣列采集聲壓數據,將數據導入MATLAB后處理,運用本文方法進行識別定位,計算結果表明,基于內積運算的聲源識別方法可以有效地識別出目標聲源的位置和強度,具有較好的工程應用價值。
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB53

【參考文獻】

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本文編號：2532889