半空间声全息法水下噪声源识别技术研究

论文摘要

近场声全息技术是一种有效的噪声源定位、识别技术,它可以根据声源附近全息面上测量的复声压重建出整个三维辐射声场中任意点处的声压、质点振速、矢量声强以及声源的辐射声功率等声学量。但目前的绝大部分研究都是针对振动结构在无界空间(自由声场)中的声辐射进行的。而从工程应用角度来看,许多噪声源处于半空间环境中,自由场全空间声全息技术就不能准确地预测出整个声场的辐射特性。因此,开展半空间声场环境下的声场重建研究对声全息技术实际应用具有非常重要的意义。本论文在详细地分析了国内外近场声全息技术研究的历史和现状的基础上,建立了半空间近场声全息理论模型,提出了基于快速傅利叶变换的半空间声场全息重建技术。通过数值计算对所提出方法进行了仿真验证,同时还研究了全息面的尺寸、采样点间隔、源面和全息面之间距离等声场测量参数对声场重建结果的影响。并通过实验验证了此理论模型的可行性和正确性。研究结果表明:此方法可有效解决在半空间声场中进行声场全息变换时界面反射声的影响问题,从而使该技术具有一定的实用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文背景
• 1.2 近场声全息技术的发展及其应用研究现状
• 1.2.1 近场声全息技术的发展概况
• 1.2.2 声全息技术的研究近况
• 1.2.3 国内近场声全息技术的研究现状
• 1.3 本论文的工作
• 1.4 本论文的研究内容
• 第2章 半空间声全息变换技术
• 2.1 半空间声全息技术基本原理
• 2.1.1 半空间声压场重建原理
• 2.1.2 其它声场量的重建
• 2.2 半空间近场声全息变换的具体实现
• 2.2.1 全息面上复声压数据的获得
• 2.2.2 滤波窗的选择
• 2.3 本章小结
• 第3章 半空间全息变换数值仿真研究
• 3.1 单源声场的半空间全息变换仿真研究
• 3.2 多源声场的半空间全息变换仿真研究
• 3.3 声场测量几何参数对声场重建结果的影响
• 3.3.1 全息面边长对声场重建结果的影响
• 3.3.2 全息面与源面距离对声场重建结果的影响
• 3.3.3 全息面测点间距对声场重建结果的影响
• 3.3.4 窗函数对声场重建结果的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 半空间声全息法声源识别实验研究
• 4.1 实验测量系统
• 4.1.1 发射系统
• 4.1.2 接收系统
• 4.1.3 扫描系统
• 4.2 实验测量系统的校准
• 4.2.1 耦合腔中双水听器校准原理
• 4.2.2 传递函数测量及结果
• 4.3 半空间声全息法声源识别实验过程及结果分析
• 4.3.1 单声源实验
• 4.3.2 多声源实验
• 4.4 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