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拋物面聲鏡對(duì)運(yùn)動(dòng)聲源信號(hào)無(wú)多普勒畸變?cè)鲆娌杉匦匝芯?/H1>
發(fā)布時(shí)間:2021-08-21 18:40
  本文首次發(fā)現(xiàn)和理論闡述了拋物面聲鏡對(duì)運(yùn)動(dòng)聲源信號(hào)具有無(wú)多普勒畸變?cè)鲆娌杉奶匦?并通過(guò)仿真和初步的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。拋物面聲鏡可以從信號(hào)采集端解決運(yùn)動(dòng)聲源聲信號(hào)中存在的多普勒畸變問(wèn)題和強(qiáng)噪聲問(wèn)題,可有效解決列車(chē)軸承道旁聲學(xué)故障診斷中存在的多普勒畸變和強(qiáng)噪聲問(wèn)題,同時(shí)也有望運(yùn)用于聲源定位、噪聲評(píng)估等涉及運(yùn)動(dòng)聲源聲音采集的領(lǐng)域。具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)理論分析:首先,理論分析了多普勒畸變產(chǎn)生的原理,即多普勒效應(yīng)是由移動(dòng)聲源和接收器之間的時(shí)變距離引起的。其次,分析了影響多普勒畸變程度的因素。最后,詳細(xì)闡述了拋物面聲鏡對(duì)直線運(yùn)動(dòng)聲源的無(wú)畸變聲信號(hào)采集機(jī)理、信號(hào)增益采集機(jī)理以及指向性去噪機(jī)理。(2)仿真分析:首先,介紹了COMSOL Multiphysics軟件聲學(xué)模塊,并建立了“靜/動(dòng)態(tài)聲源-聲鏡”仿真模型。然后,通過(guò)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)仿真對(duì)比分析、有聲鏡和無(wú)聲鏡情況仿真對(duì)比分析,驗(yàn)證了聲源在150m/s速度范圍內(nèi)勻速直線運(yùn)動(dòng)以及10m/s2勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),拋物面聲鏡具備無(wú)畸變采集和信號(hào)增益采集特性。最后,給出了1000Hz至5000Hz的幅頻響應(yīng)特性曲線。(3)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證:首先,通過(guò)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)和動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)... 

【文章來(lái)源】:安徽大學(xué)安徽省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】:62 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】:碩士

【部分圖文】:

拋物面聲鏡對(duì)運(yùn)動(dòng)聲源信號(hào)無(wú)多普勒畸變?cè)鲆娌杉匦匝芯? src='http://image.cnki.net/getimage.ashx?id=1020631490.nh0001'  style='max-width:500px'></p><br> 列車(chē)脫軌事故現(xiàn)場(chǎng)<br><p align='center'><img src='http://image.cnki.net/getimage.ashx?id=1020631490.nh0002' alt='射電望遠(yuǎn)鏡,反射面,聲學(xué)' style='max-width:500px'></p><br> 第一章緒論4時(shí)變角度信息實(shí)現(xiàn)無(wú)參化畸變矯正,但估計(jì)的角度仍舊存在誤差,甚至?xí)诼曉淳嚯x麥克風(fēng)較遠(yuǎn)處出現(xiàn)角度估計(jì)的跳變現(xiàn)象。綜上,目前的研究主要集中在后端信號(hào)處理環(huán)節(jié),在去噪、畸變矯正、聲源分離方面產(chǎn)生了較多的研究成果,但往往算法復(fù)雜、計(jì)算量大、抗噪能力有待提升、部分算法的參數(shù)仍然需要人工設(shè)置、魯棒性有待提升。1.4拋物面聲鏡研究現(xiàn)狀多年以來(lái),拋物面聲鏡常被用作信號(hào)的接收器,例如工程上使用的拋物面天線,它被用來(lái)接收電磁波信號(hào)以提高信噪比,其典型應(yīng)用如FAST射電望遠(yuǎn)鏡[35]。圖1.2500m球反射面射電望遠(yuǎn)鏡(FAST)Figure1.2500msphericalreflectorradiotelescope(FAST)在聲學(xué)領(lǐng)域,聲鏡本質(zhì)上屬于一種曲面聲障板,而聲音在曲面上的聚焦一直是個(gè)謎,J.W.S.Rayleigh用了幾頁(yè)篇幅描述了這一現(xiàn)象,其中引用了倫敦圣保羅大教堂的耳語(yǔ)廊和西西里島錫拉丘茲的狄?jiàn)W尼修斯之耳[36],偉大的聲學(xué)先驅(qū)W.C.Sabine在聲學(xué)背景下對(duì)此結(jié)構(gòu)也做了進(jìn)一步的解釋[37],然而這些解釋都只是出現(xiàn)在聲學(xué)文獻(xiàn)中,沒(méi)有任何定量分析。盡管人們?cè)缇椭狼婵梢栽谔囟l件下聚集聲音,但是這一事實(shí)背后的物理現(xiàn)象直到引入了幾何聲學(xué)才得到解釋,這種聲學(xué)使用的就是光束的反射原理。后來(lái)聲鏡逐漸出現(xiàn)在聲學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用中,如公元2世紀(jì),羅馬的Archigenes博士就提到了一個(gè)去噪的耳喇叭,目的是為了檢測(cè)聲源[38]。近年來(lái),聲鏡還被用于高速列車(chē)和汽車(chē)的噪聲源分布測(cè)量[39-41],特別是在航空聲學(xué)風(fēng)洞中,聲鏡已成為汽車(chē)和飛機(jī)聲輻射探測(cè)的首選測(cè)量之一,尤其適合使用在噴流空氣聲學(xué)的風(fēng)洞測(cè)試部分對(duì)外部氣動(dòng)噪聲的測(cè)定。 <br><br><p align='center'><img src='http://image.cnki.net/getimage.ashx?id=1020631490.nh0003' alt='空間分布,拋物面,錄音機(jī),磁帶' style='max-width:500px'></p><br> 安徽大學(xué)碩士學(xué)位論文5圖1.3(a)以拋物面反射鏡作為信號(hào)接收器的磁帶錄音機(jī)MaihakMMK1;(b)直徑約9米的聲鏡Figure1.3(a)TaperecorderMaihakMMK1withparabolicreflectorassignalreceiver;(b)acousticmirrorwithadiameterofabout9meters關(guān)于拋物面聲鏡在聲學(xué)領(lǐng)域中的實(shí)際應(yīng)用始于1920年,它被用于軍事中對(duì)敵機(jī)聲源的定位。1950年,當(dāng)?shù)谝慌_(tái)電池供電的錄音機(jī)出現(xiàn)時(shí),拋物面聲鏡被用于野生動(dòng)物的聲音錄制[42]。近年來(lái),拋物面聲鏡被廣泛應(yīng)用于聲音采集、聲源檢測(cè)等領(lǐng)域,KentaNiwa等人設(shè)計(jì)了一種由96個(gè)麥克風(fēng)和12個(gè)拋物面聲鏡組成的陣列來(lái)采集遠(yuǎn)距離聲音信號(hào)[43-44];Aumann等人設(shè)計(jì)了一種小型拋物面聲鏡用于采集蜂箱中蜜蜂的嗡嗡聲以監(jiān)測(cè)箱內(nèi)蜜蜂狀態(tài)[45]。Fan等人針對(duì)醫(yī)療超聲成像的需求,研究了一種組裝式寬頻響應(yīng)的三維拋物面聲鏡,并指出拋物面聲鏡的頻率響應(yīng)與幾何參數(shù)之間存在密切關(guān)系[46];Kovandi等人利用8個(gè)空間分布拋物面聲鏡來(lái)捕獲近場(chǎng)運(yùn)動(dòng)聲源,實(shí)現(xiàn)聲源運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤[47]。Ito等人利用拋物面聲鏡聚焦特性實(shí)現(xiàn)了對(duì)20KHz聲波的匯聚增強(qiáng)采集,結(jié)果表明拋物面聲鏡能從50W功率振源收集到15,000Pa強(qiáng)度的信號(hào)[48]。Chen等人利用拋物面聲鏡增強(qiáng)光聲信號(hào),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離爆炸物安全檢測(cè),在使用聲鏡之后將檢測(cè)距離從8英寸提升到8英尺[49]。Joshua等人使用拋物面聲鏡采集器增強(qiáng)化學(xué)物光聲信號(hào),使用了聲鏡之后獲得了10dB以上的信噪比[50]。Tsai等人理論研究和仿真分析了平面聲波在拋物面聲鏡上的反射匯聚聲場(chǎng),對(duì)焦點(diǎn)匯聚信號(hào)的聲學(xué)特性進(jìn)行了研究[51]。Dai等人利用拋物面聲鏡提升Lamb波的高信噪比采集,大幅降低了環(huán)境噪聲的干擾[52]。國(guó)內(nèi)方面,徐在國(guó)等人研究了拋物面聲鏡的開(kāi)口面積和深度對(duì)聲波的頻率響應(yīng),用于提高拾音器的拾音距離[53]。何旭東? <br><br>【參考文獻(xiàn)】:<br>期刊論文<br>[1]滾動(dòng)軸承安全域建模方法及其在高速列車(chē)異常檢測(cè)中的應(yīng)用[J]. 劉志亮,劉仕林,李興林,康金龍,彭興.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2017(10)<br>
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[4]一種利用拋物面聚焦提高傳聲器靈敏度的方法[J]. 徐新國(guó).  電聲技術(shù). 2015(01)<br>
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[7]貨車(chē)滾動(dòng)軸承早期故障軌邊聲學(xué)診斷系統(tǒng)的應(yīng)用與管理[J]. 王德明,肖井波.  鐵道機(jī)車(chē)車(chē)輛. 2012(04)<br>
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					<br/><br/>本文編號(hào):<b>3356130</b><div style='float:right'>
					

			
				
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