隨著風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的高速發(fā)展,風(fēng)力機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的噪聲問題日益凸顯,噪聲問題除了會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境污染,還會(huì)造成結(jié)構(gòu)的疲勞和損壞。噪聲控制工程的關(guān)鍵之一就是噪聲源位置的識別,基于聲陣列的波束形成算法近年來被廣泛運(yùn)用于聲源定位研究。運(yùn)行中的風(fēng)輪產(chǎn)生的噪聲主要為氣動(dòng)噪聲,而實(shí)際運(yùn)行時(shí)的條件極為復(fù)雜,常規(guī)波束形成技術(shù)分辨率低而且沒有考慮聲源的運(yùn)動(dòng)。本文基于傳聲器陣列測試技術(shù)展開了適用于旋轉(zhuǎn)風(fēng)輪聲源識別的高分辨率方法研究,結(jié)合旋轉(zhuǎn)聲源運(yùn)動(dòng)特征與DAMAS2算法理論,推導(dǎo)得到適用于風(fēng)輪聲源識別的DAMAS2修正算法。通過數(shù)值模擬與旋轉(zhuǎn)聲源模擬實(shí)驗(yàn)對比分析了常規(guī)波束形成算法與DAMAS2修正算法的識別效果,并將該修正算法成功應(yīng)用于風(fēng)輪聲源追蹤識別。對傳聲器陣列接收模型與波束形成算法理論進(jìn)行了深入研究,通過分析幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的傳聲器陣列的性能,明確了聲陣列不同的空間排布對陣列性能帶來的不同影響。針對影響B(tài)K的60通道的輪輻陣列測試性能的主要參數(shù)進(jìn)行了模擬分析,為合理選擇陣列的測試參數(shù)提供了依據(jù)�；贒AMAS2算法理論推導(dǎo)了適用于旋轉(zhuǎn)聲源識別的DAMAS2修正算法,該方法在原本的靜止框架中加入轉(zhuǎn)速,得到修正的指向矢量與波束形成修正結(jié)果,隨后結(jié)合波束形成修正結(jié)果建立了陣列點(diǎn)傳播函數(shù)與真實(shí)聲源位置之間的卷積關(guān)系,并且引入陣列傳播函數(shù)空間平移不變性的假設(shè)進(jìn)行了簡化,最終通過迭代求解獲得真實(shí)聲源位置。基于常規(guī)波束形成算法理論與DAMAS2修正算法理論進(jìn)行了數(shù)值模擬分析,結(jié)果顯示DAMAS2修正算法的空間分辨率與聲壓識別精度都隨著迭代計(jì)算次數(shù)的增加逐漸提高,DAMAS2修正算法可以更精確的識別旋轉(zhuǎn)聲源,并且對于低頻與高頻聲源均表現(xiàn)出高于常規(guī)波束形成算法的空間分辨率。接著結(jié)合激光測速原理及波束形成測試?yán)碚撨M(jìn)行了旋轉(zhuǎn)聲源模擬實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了數(shù)值模擬結(jié)果的正確性,進(jìn)一步表明該算法可以應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)風(fēng)輪的聲源追蹤實(shí)驗(yàn)研究。在風(fēng)洞開口實(shí)驗(yàn)段進(jìn)行了風(fēng)輪聲源識別實(shí)驗(yàn)研究,DAMAS2修正算法可以有效抑制虛假聲源,并且得到了更精確的聲源位置,旋轉(zhuǎn)風(fēng)輪的機(jī)艙噪聲主要出現(xiàn)在674Hz附近,1kHz~6.4 kHz頻段內(nèi)的噪聲主要為寬頻氣動(dòng)噪聲,氣動(dòng)噪聲隨著頻率或尖速比的增加逐漸向葉尖靠攏。本文基于旋轉(zhuǎn)聲源運(yùn)動(dòng)方式與DAMAS2算法理論,推導(dǎo)得到DAMAS2修正算法,該算法通過重構(gòu)加入轉(zhuǎn)速后的位置向量,得到修正的指向矢量與波束形成修正結(jié)果,有效消除了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)造成的識別誤差。在波束形成修正結(jié)果的基礎(chǔ)上基于DAMAS2算法理論進(jìn)行反卷積計(jì)算,進(jìn)一步提高了識別結(jié)果的分辨率。通過數(shù)值模擬與旋轉(zhuǎn)聲源模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了DAMAS2修正算法對旋轉(zhuǎn)聲源的識別效果要好于常規(guī)波束形成算法,應(yīng)用DAMAS2修正算法在風(fēng)洞中進(jìn)行了風(fēng)輪聲源的追蹤識別研究,得到了精度更高的聲源位置,為風(fēng)力機(jī)的降噪優(yōu)化積累了經(jīng)驗(yàn)。
【學(xué)位單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM315
【部分圖文】：

圖 1-1 Bionic L-112 陣列 圖 1-2 Bionic M-112 陣列Figure 1-1 Bionic L-112 Array Figure 1-2 Bionic M-112 Array波束形成技術(shù)做為傳聲器陣列測試技術(shù)的核心數(shù)據(jù)處理算法，自 20 世紀(jì) 60 年論成形開始，因?yàn)槠浞�(wěn)定高效的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用研究且積累了非常豐富的成果。的波束形成技術(shù)主要有可控波束形成與空間譜估計(jì)技術(shù)，延時(shí)求和是可控波束形術(shù)中最簡單基本的理論，其基本思想是對不同位置處的傳聲器接收到的信號進(jìn)行補(bǔ)償，接著對聲源面上的聚焦點(diǎn)進(jìn)行疊加求和后得到最大波束輸出，該算法原理、適應(yīng)性強(qiáng)，所以被廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、聲納和通信等領(lǐng)域中[15-17]。但是由于受到準(zhǔn)則的影響，傳統(tǒng)的延時(shí)求和波束形成技術(shù)的分辨率隨著陣列孔徑的增加而減小到聲源信號波長的限制，無法準(zhǔn)確識別低頻聲源。為了突破瑞利限的制約，解決形成技術(shù)在低頻下分辨率不高的問題，開始出現(xiàn)一些具有超分辨率的空間譜估計(jì)被應(yīng)用于聲源定位研究，由 Schmidt 提出的多重信號分類方法(MUSIC)是其中最型的一種方法，該方法通過奇異值分解等手段求解低秩子空間中的波達(dá)方向，能計(jì)出空間中的多個(gè)信號方位，屬于特征結(jié)構(gòu)的子空間方法[18]。居太亮、彭啟瓊、然等人在均勻圓陣信號模型的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展得到了均勻球面陣及任意形式三維傳

圖 1-1 Bionic L-112 陣列 圖 1-2 Bionic M-112 陣列Figure 1-1 Bionic L-112 Array Figure 1-2 Bionic M-112 Array波束形成技術(shù)做為傳聲器陣列測試技術(shù)的核心數(shù)據(jù)處理算法，自 20 世紀(jì) 60 年論成形開始，因?yàn)槠浞�(wěn)定高效的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用研究且積累了非常豐富的成果。的波束形成技術(shù)主要有可控波束形成與空間譜估計(jì)技術(shù)，延時(shí)求和是可控波束形術(shù)中最簡單基本的理論，其基本思想是對不同位置處的傳聲器接收到的信號進(jìn)行補(bǔ)償，接著對聲源面上的聚焦點(diǎn)進(jìn)行疊加求和后得到最大波束輸出，該算法原理、適應(yīng)性強(qiáng)，所以被廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、聲納和通信等領(lǐng)域中[15-17]。但是由于受到準(zhǔn)則的影響，傳統(tǒng)的延時(shí)求和波束形成技術(shù)的分辨率隨著陣列孔徑的增加而減小到聲源信號波長的限制，無法準(zhǔn)確識別低頻聲源。為了突破瑞利限的制約，解決形成技術(shù)在低頻下分辨率不高的問題，開始出現(xiàn)一些具有超分辨率的空間譜估計(jì)被應(yīng)用于聲源定位研究，由 Schmidt 提出的多重信號分類方法(MUSIC)是其中最型的一種方法，該方法通過奇異值分解等手段求解低秩子空間中的波達(dá)方向，能計(jì)出空間中的多個(gè)信號方位，屬于特征結(jié)構(gòu)的子空間方法[18]。居太亮、彭啟瓊、然等人在均勻圓陣信號模型的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展得到了均勻球面陣及任意形式三維傳

圖 2-1 遠(yuǎn)場陣列接收模型Fig. 2-1 Far field plane wave model型陣列的近場區(qū)域時(shí)，不同傳聲器拾取到的信號在方采用平面波假設(shè)會(huì)造成信號的嚴(yán)重失真，需要從幅處理，近場條件下聲源輻射得聲波傳播更加接近的球面波模型進(jìn)行計(jì)算。源為例，此時(shí)聲源來波方向不再平行，與傳聲器個(gè)傳聲器之間的距離分別為1r ，2r ，3r ，...，lr ，第l 號傳聲器之間的延時(shí)可以表示為：trrcll()1 情況下，傳聲器間的距離是確定的，由幾何關(guān)系rrd2rds i n1l2l2l1
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2881736