平面近场声全息在噪声源识别中的应用

论文摘要

近场声全息是声学研究中的一种极其重要的方法,通过在辐射体的近场测量声压数据可以重建和预测出整个三维空间声场的声学量。不仅可以在近场进行噪声源识别,还可以对声源的远场辐射进行预测。本文阐述了近场平面声全息的基本原理以及它的离散方法和实现手段,并且着重对k-空间格林函数的离散方法进行了详细的阐述,对各种离散方法的误差进行了分析。通过Matlab软件,编制了平面近场声全息的运算程序,并且对采用各种不同的k-空间离散格林函数的获得方法、全息重构距离以及滤波窗函数对全息重构结果的影响进行了仿真分析。根据近场声全息的基本原理,设计了一个初步性实验。在确定声源的发射频率后,推导出实验中所用的各项参数,搭建出线列阵测试系统,并对整个测试系统进行联调。根据初步实验结果,改进了实验条件,重新确定各实验参数并且再次进行了实验。最后对实验结果进行了处理和分析。实验结果表明,在重构距离在设计要求范围内时,平面近场声全息技术能较为准确的还原出噪声源位置及声源面的声场分布情况,重构距离加大时,全息重构分辨率下降。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 背景
• 1.2 噪声源识别方法简介
• 1.3 近场声全息技术的发展和研究现状
• 1.3.1 声全息技术的发展
• 1.3.2 近场声全息测试技术的发展
• 1.3.3 近场声全息技术中的重构算法发展
• 1.3.4 国内近场声全息技术研究现状
• 1.4 本文主要研究工作
• 第2章 平面近场声全息技术的基本理论
• 2.1 平面近场声全息技术的理论背景
• 2.2 近场平面声全息重构的离散算法
• 2.2.1 有限、离散化的假设条件
• 2.2.2 全息重构表达式的离散化
• 2.2.3 由DFT计算重构卷积的理论依据
• 2.2.4 全息数据的补零和格林函数的延拓转换
• 2.3 格林函数的角谱离散表达式的获取方法
• 2.3.1 k-空间抽样格林函数与卷绕误差
• 2.3.2 实空间格林函数的近似离散
• 2.4 本章小结
• 第3章 数值计算与仿真
• 3.1 格林函数的延拓转换准确性的数值验证
• 3.2 k-空间抽样格林函数对全息重构影响的仿真分析
• 3.2.1 k-空间抽样格林函数在正向重构中的误差分析
• 3.2.2 k-空间抽样格林函数在逆向重构中的误差分析
• 3.3 实空间抽样格林函数的重构误差分析
• 3.4 实空间积分格林函数的重构误差分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 平面近场声全息的实验研究
• 4.1 概述
• 4.2 测量方法的确定
• 4.3 测量系统的构成
• 4.4 全息测量参数的确定
• 4.4.1 采样时间和采样间隔
• 4.4.2 全息孔径大小的选择
• 4.4.3 重构频率范围及全息平面距离选择
• 4.5 两阶段实验参数设定及实验系统组成
• 4.5.1 两个阶段的实验条件及参数设定
• 4.5.2 实验系统组成
• 4.6 全息复声压数据的获取方法
• 4.7 初期实验内容与重构结果
• 4.8 改进阶段实验内容与重构结果
• 4.9 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录 A 实验仪器设备