基于格林函数的典型声场反演技术

论文摘要

为能够有效地进行噪声控制,利用已知的声场信息,通过声场反演,对水下噪声源定位和识别十分必要。格林函数作为噪声源和声场间的传递函数,是声场反演的重要研究内容。本文对基于格林函数的平面近场声全息技术进行了研究。以两种齐次平面边界条件下的格林函数及其角谱为基础,分析并计算了不同的格林函数有限离散化方法对基于声压的声场重建的影响。对比分析了基于声压和基于质点振速的声场重建算法及其格林函数,通过仿真计算比较了两种算法的重建精度和对测量误差的敏感程度。对湖试数据的处理结果进行分析,由分析结果得出外场实际情况下适用的声场反演技术。通过仿真计算和湖试数据处理结果可以看出,准确地获取有限离散化的格林函数有利于声场重建,基于质点振速的声场重建能够比基于声压的声场重建更精确地反演出声源位置和相对大小。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文研究背景
• 1.2 利用格林函数进行声场反演的研究进展
• 1.3 本论文研究工作
• 第2章 声场中格林函数的基本理论
• 2.1 Helmholtz方程及其格林函数的基本解
• 2.2 典型边界条件下的格林函数
• 2.3 任意形状声源辐射声场的格林函数表示
• 2.4 声场和格林函数的波数谱
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于声压的声场重建
• 3.1 重构公式和格林函数的有限离散化及误差
• 3.1.1 实空间格林函数法
• 3.1.2 k-空间抽样格林函数法
• 3.2 k-空间抽样格林函数法的重建误差分析
• 3.3 实空间格林函数法的重建误差分析
• 3.3.1 实空间抽样法重建的误差分析
• 3.3.2 实空间积分法重建的误差分析
• 3.3.3 测量间隔与重建距离对声场重建的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于质点振速的声场重建
• 4.1 基于质点振速的声场重建
• 4.2 基于质点振速的k-空间积分法声场重建
• 4.2.1 k-空间积分Neumann格林函数的计算
• 4.2.2 k-空间积分法重建声场
• 4.3 测量误差对重建的影响
• 4.3.1 测量误差对重建声压场的影响
• 4.3.2 测量误差对重建法向振速场的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 声全息实验数据处理
• 5.1 声全息实验概况
• 5.2 数据处理和结果分析
• 5.2.1 声压数据处理和结果分析
• 5.2.2 质点振速数据处理和结果分析
• 5.3 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