非均匀声速场中高精度逐次逼近声源定位方法

针对非均匀声速场中传统飞行时间法无法直接计算声源到各声接收点的精确距离从而影响定位精度的问题,提出了一种基于逐次逼近方法的高精度声源定位方法。建立二维平面模型,推导证明了均匀声速场和固定声接收阵型中逐次逼近定位理论的正确性。然后,在任意分布的非均匀声速场和接收阵型条件下,仿真证明逐次逼近法的有效性,以及迭代次数和接收点个数与定位精度的关系。结果表明,该算法可用于非均匀声速场中任意位置声源的声学定位,在125 m×125 m水平区域中,声速起伏范围为±5 m/s,当迭代次数大于26次时,定位误差可小于1 mm,且定位精度随着迭代次数和接收点个数的增加而提高。

不同泄漏孔部位的燃气管道泄漏声源特性

为探究燃气管道不同泄漏孔部位泄漏时声波信号特性,通过燃气管道泄漏声波测试实验平台,对管道顶部、侧部和底部泄漏孔部位的燃气管道泄漏声源特性进行了实验。结果表明:不同泄漏孔部位的泄漏声波响应频率不同;当压力一定时,圆形和矩形泄漏孔的突出频响点均在管道侧部最大,底部次之,顶部最小;当压力一定时,圆形孔的ASL、RMS值在泄漏孔位于管道顶部时最大,侧部次之,底部最小,但当压力在0.6 MPa及以下时,管道侧部泄漏点处参数特征值与管道底部泄漏点处的接近,前者略小于后者;而对于矩形孔来说,两个参数特征值均在管道顶部时最大,底部次之,侧部最小。该研究结果为城镇燃气管道的实时监测提供了理论支持,有助于防范管道泄漏。

无指向性声源指向性指数自动校准方法

通过引入激光定位的方法,提升了无指向性声源的指向性指数的校准准确度,同时设计了一套全自动无指向性声源校准方案,实现了在消声室中无指向性声源的快速校准。

基于电脑声卡的TDOA声源定位仿真系统

声源定位是一种典型的被动式目标定向、定位技术,有着广泛的应用前景。利用4麦克风阵列、电脑声卡、MATLAB的数据采集、处理工具箱构成高性价比的声源定向定位仿真系统。将成对的麦克风采集两通道声音信号送至电脑声卡;由已训练好的分类器识别出目标声音信号,再对两通道的目标信号采用广义互相关函数时延估计算法,解算出目标的方位角、俯仰角,并分析声源点距离对方位角误差、麦克风阵列臂长对俯仰角误差的影响。最后利用51单片机控制的二轴自由度平台对声源目标进行激光瞄准演示。

火箭橇终点效应试验战斗部靶后落点定位测试方法

针对火箭橇试验终点效应引战系统战斗部穿透靶标后落点位置散布大,以往人工找弹难、找弹效率低、找弹失败的问题,提出了声震结合的弹着点测试思路,开展了战斗部声源特性分析研究、震源特性分析研究、落点定位模型及其算法研究等,构建了由多套声/震综合测量单元、多个通信节点和控制中心组成的落点定位测试系统,实现了火箭橇终点效应试验战斗部着靶后落点位置的快速准确定位。

基于声音位置指纹的室内声源定位方法

针对基于模型的声源定位方法在非结构化空间中应用所存在的模型依赖度高、定位精度低等问题,提出一种基于声音位置指纹的定位方法,通过将待定位点处的声源信号空间位置特征与定位数据库中信息进行比较从而完成声源定位.该定位方法包括2个阶段:离线采样阶段,捕获各定位参考点处声源信号并完成位置特征提取,据此特征和参考点位置信息构建定位数据库;在线定位阶段,通过提取待定位点处实时信号特征并和定位数据库中信息进行匹配完成定位.仿真实验结果表明:在麦克风数量较少、环境噪声干扰较大的情况下,该方法具有较小的声源位置估计偏差,定位效果可满足实际应用需求.

两种不同的声源定位算法研究

讨论了两种基于声信号的声源定位算法。将声传感器获取的时延差作为观测量,结合已知的声探测器阵列的空间位置和声速确定具体的声源位置。采用两种定位算法对仿真数据以及试验数据进行解算,并对其结果进行分析;验证了两种算法的准确性及各自的优缺点。结果表明,合理地使用两种算法,能够快速、精确地解算出声源的位置信息。

利用头相关函数实现虚拟声源和运动声源

在分析人耳对声音的音源的定位原理的基础之上,利用头相关函数实现了基于耳机的虚拟声源.进一步通过两种方法建立了运动声源的模型,并通过多人试听的方法对两种模型的效果进行了比较.

基于模态分解的轴对称超声速射流啸声产生位置数值分析

不完全膨胀超声速射流的势核中会产生准周期的激波栅格结构,其与剪切层内拟序结构的相互作用会产生激波噪声.啸声是主要向上游方向传播的、具有离散频率的高强度激波噪声,其产生是受一种非线性的声反馈环机制驱动.精确定位啸声的声源位置是定量理解啸声反馈环机制和发展准确的啸声预测模型的一个关键所在.为了分析近场啸声,本文采用高精度数值方法直接求解轴对称可压缩Navier-Stokes方程,数值模拟了完全膨胀射流马赫数为1.10和1.15的圆形声速喷管欠膨胀超声速冷射流,得到了A_(1)和A_(2)两种轴对称模态啸声.通过傅里叶模态分解、本征模态分解和动态模态分解,分析了射流时序压力场和速度场,研究了啸声关联拟序流动结构的空间演化,精确定位了轴对称模态啸声的声源位置.研究表明:啸声关联拟序流动结构存在饱和态区域,啸声声波是在其饱和态区域产生并向外传播;在本文所涉及的射流马赫数范围内,A_(1)和A_(2)两种轴对称模态啸声的有效声源位置分别是在第4和第3个激波栅格结构的尾缘.

基于能量衰减的增量式声源跟踪算法研究

声源定位属于典型的被动定位,基于声源定位与跟踪在实际中具有广泛的应用。文中利用声音随距离的能量衰减模型,提出了最小二乘的增量式声源跟踪算法形式,并在二维空间分别给出了声源的定位,位置式及增量式声源跟踪算法的实验结果。位置式及增量式声源跟踪算法是跟踪算法的两种表现形式,实际中可根据跟踪算法的复杂度和具体的控制对象进行选择。由于只需计算声源移动增量,与传统的位置式算法相比,增量式声源位置跟踪算法具有控制器调整方便、容错性强等特点。

基于任意布设传声器的飞机强度试验声源定位方法

针对飞机结构强度试验复杂环境,开展了基于任意布设传声器的声源定位方法研究。以基于时差的定位算法为基础,通过信号端点检测法进行不同传声器之间的时差计算。采用优化算法进行标定方程组的求解,建立了任意布设传声器的空间坐标标定方法。通过声源定位算法和传声器的空间坐标标定方法研究,形成了一种基于任意布设传声器的声源定位方法,并对该方法进行了验证。结果表明,该方法能够在飞机结构强度试验复杂环境下,准确定位异常声源的空间位置,为实现飞机结构强度试验异常声响快速、准确定位提供技术支持。

对基于虚拟现实训练系统的低成本3D声音系统评估

在基于PC的虚拟训练系统中,3D的声音仿真能够大幅度的提高VR系统的能力。然而,现实的3D仿真非常昂贵,而且计算混响,阻塞和延时效果需要配置具有强大运算能力的系统。因此,必须提供一个低成本的方案,使其能在更广的范围内得到应用。对一个低成本3D声音仿真系统的评测进行了重点阐述。实验设置基于常规的立体声耳机和一个可跟踪的头戴式设备,实验中使用不同信号在虚拟训练环境中来定位声音,最后从精度和速度来表述实验结果。

概率定位算法在全球定位系统模拟实验中的应用

开设了基于声源定位平台模拟GPS的多星定位实验.引入概率定位算法,推导出理论公式,给出整个问题的求解过程,编写相关的解题程序,得出很好的定位精度.

基于正八边形活塞声源阵列的指向性分析

提出了正八边形活塞声源模型,以正八边形活塞声源为阵元组建了线列阵和矩形平面阵.利用瑞利积分、Bridge乘积定理以及声源的指向性理论,求出了正八边形活塞声源、线列阵和矩形平面阵的远场指向性函数.借助Matlab软件对阵列的远场指向性进行了分析,得出了基于八边形活塞声源线列阵和矩形平面阵的指向性特点,以及阵列指向性随波数、阵元间距和阵元边长的变化关系.可为新型阵列建立及其指向性的分析提供参考.

正八边形活塞声源辐射声场的指向性研究

建立了正八边形活塞声源模型,求出了该声源的声压分布函数和指向性函数.利用Matlab对声源的指向性进行了三维和二维仿真,并与正四边形活塞声源指向性对比,得出了正八边形活塞声源辐射远声场的指向性特点.为正八边形活塞声源的应用和其他声源的指向性分析提供了一定的参考.

应用于传声器阵列定位校准的空间点声源声场拟合方法

介绍了一种用于传声器阵列声源定位精度校准的空间点声源声场模拟方法,并基于该方法设计了一套空间点声源模拟系统,完成了一个传声器阵列的定位位置精度校准。文章采用多通道点声源空间声场合成算法模拟了一个位于自由场空间的点声源,根据传声器阵列中每一个传声器的空间位置坐标,计算出传感器所处位置声场的动态声信号。通过耦合腔标准声源将对应的多通道电压信号输入被校准阵列系统,完成点声源的模拟。然后,该阵列运用波束形成算法进行声源定位,得出点声源的位置,并与模拟点声源的位置进行比对,实现对阵列定位准确性的校准。

正极性两点电晕放电可听噪声关联性实验研究

为研究两点电晕放电产生的可听噪声的特性,该文在10m法电波暗室内搭建了正极性两点电晕放电测试平台,准确测量了两个放电点相距12 mm、10 cm、20 cm、40 cm、60 cm及80 cm时正极性电晕放电产生的可听噪声与电晕电流的时域波形。借助于电晕电流与可听噪声脉冲的一一对应关系,提出从时域分离两点电晕放电时各放电点产生的可听噪声时域波形方法,借助于分离出的可听噪声时域波形对两点电晕放电产生可听噪声的关联特性进行了分析。实验结果表明:两点电晕放电产生的可听噪声脉冲与电晕电流脉冲依然具有一一对应关系。在时域上两点电晕放电产生的声压为各放电点产生的声压的线性叠加,在计算两点电晕放电产生的总声压级特性时,可以按照声功率叠加的方法来计算。实际输电线路上放电点的间距一般较大,各放电点可以看成不相关的声源,放电产生的声压及声功率均可采用线性叠加的方法来计算。在分析放电点间距对可听噪声的特性的影响时,需要综合考虑放电点之间的相互影响及放电点产生的声波衰减的影响。

声源作匀速圆周运动时的多普勒效应

依据多普勒效应和匀速圆周运动的特征,研究了观察者静止而声源作匀速圆周运动时的多普勒效应.分别在振动周期较大和振动周期较小的两种情况下,推导出声源作匀速圆周运动时的多普勒效应近似表达式.研究表明,声源作匀速圆周运动时的多普勒效应与声源和观察者的相对位置密切相关;普通多普勒效应表达式仅仅是该情况下高频声波的近似结果.

一种用于分布式阵列的球谐波域声源定位方法

本文提出一种适用于任意阵型和阵元指向性的球谐波域声源定位方法,能够在较宽的频域范围内,尤其是低频,提供较高的空间分辨率。水下噪声源的高分辨识别具有重大意义。传统阵列信号处理方法对低频噪声源的精确定位要求阵列具有较大孔径和较多的阵元数,导致系统过于庞大且成本较高。我们基于声场的球谐波表达和变换,采用分布在一定空间区域内的多个阵列估计该区域的球谐波系数矢量,对系数矢量进行信号处理实现声源定位。理论证明了该方法具有理想的空间选择特性。在一种特定的阵元分布下,仿真研究了该算法的方位谱估计性能以及阵元不一致性和位置误差对声源定位性能的影响。仿真结果显示,该算法在低频具有较高的空间分辨率且误差对算法定位性能的影响有限。

采用球谐分解的二范数广义逆波束形成

基于传声器阵列的声成像技术是解决噪声源识别的有效途径之一。该文提出了一种基于球谐分解的L2范数广义逆波束形成算法,并对此算法在分布式球形阵列布放方案下进行了定位精度及鲁棒性的对比分析研究。仿真结果显示,此算法对低频相干声源具有较高的空间定位精确度,且阵元位置误差对此算法性能的影响有限。通过在半消声室进行实验进一步证明了此算法的可行性。