稀疏采样单测量面相干声场分离机理及方法研究

为改进目前等效源法声场分离技术中存在的测点数目多、适用范围小等问题,提出一种稀疏采样方法分离相干声场。该方法首先对等效源强与重建面声压之间的传递矩阵进行奇异值分解,获取声场的一组稀疏基;然后通过等效源强建立起全息面上测量声压和测量法向振速与系数向量之间的关系;最后通过稀疏正则化求解系数向量的解,从而求出声场的分离声压和分离法向振速。数值仿真分析结果表明:在测量点数较少的情况下,该方法相对于单全息面等效源法具有更高的分离精度;同时,该方法提高了等效源向量的稀疏度,扩大了声场分离的频率范围,在较高频率下仍然具有良好的分离精度。

THE COMPUTATION OF PARTIAL COHERENCE FUNCTION APPLIED FOR SOUND SOURCE IDENTIFICATION

In this paper, a new method is applied to get the computation formula of partial coherence function. The main attention is paid to the computation formula of the partial coherence function with three and four signals. The advantages of the method discussed in the paper are clear in physical meaning and easy to compute at the end of the paper,the application of the method to the identification of an air compressor noise source is presented and the results are satisfactory.

基于等效源法的单全息面声场分离机理及技术

声场分离是实现声场精确重建的一种前处理技术。为改进双全息面分离声场技术采用的测点数目多、分离精度受两全息面之间距离影响等问题。提出了一种等效源法的单全息面声场分离方法。利用空间变换的声全息技术识别出声源的大致位置,结合等效源法中声压和法向振速之间的关系,建立起声压和法向振速的分离公式。仿真分析了脉动球作为声源的分离结果,结果表明,该方法具有较好的分离精度。可见该方法能在单测量面下实现多相干声源声场的有效分离。

太原古县城声景及声满意度研究

以太原古县城声景为研究对象,通过声压级测试和室内外感知评价实验,主要研究街区声景观现状、评价指标和声满意度等内容。结果表明:街区工作日声压级符合国家标准的有隆恩寺、玉皇庙、晋阳佛塔和金牛湖公园;节假日符合国家按标准的有玉皇庙和隆恩寺;街区标识声有方言声、传统手工艺声等声音,前景声有美食制作声、叫卖声等声音,基调声包括蝉鸣声、虫叫声、背景音乐声;环境协调度、声源喜爱度、声压级与声满意度可建立线性回归方程,为旅游型街区声满意度提供设计依据。

基于压缩感知的矢量阵聚焦定位方法

本文针对噪声源近场定位识别问题,利用声源分布在空间域具有稀疏性,在压缩感知理论框架下建立了新体系下的矢量阵聚焦波束形成方法,用于解决同频相干声源的定位识别问题.新方法可在小快拍下准确获得噪声源的空间位置,且不损失对噪声源贡献相对大小的评价能力.通过详细的理论推导、仿真分析和试验验证,证明了基于压缩感知的矢量阵聚焦定位新方法本质上实现了l1范数正则化求解下的波形恢复和空间谱估计,因此具有较高的定位精度,较强的相干声源分辨能力、准确的声源贡献相对大小评价能力以及较高的背景压制能力,可应用于水下复杂噪声源的定位识别.

基于小波偏相干分析的车内噪声源识别

为了对复杂多相关声场下的汽车车内噪声源进行准确、快速地识别,提出了一种基于小波偏相干分析的噪声源识别方法。该方法通过连续复小波变换与时频偏相干分析获取声源测点与接收点噪声的时频偏相干函数与瞬时相位关系,并通过模拟信号加以说明;利用该方法对车内异常噪声进行声源识别,并基于分析结果改善车内噪声水平。结果表明:车内异常噪声源于发动机激励前副车架,从而导致副车架与车身连接点的结构振动噪声所致,进而对连接点橡胶衬套进行优化设计;改进后,通过道路试验主观评价并结合声品质分析得知车内噪声水平改善效果明显,进一步验证了所提出的噪声源识别方法的有效性。

分布噪声源诊断的偏相干理论与方法

本文分析了相干分析方法在声源诊断中的弱点，提出了分布声源偏相于诊断的理论，并建立了与其相应的数学模型，还探讨了分布声源相干诊断中近场测点的布置方法，给出了应用实例。

使用双测量面法分离相干声源

当空间存在多个相干声源时,现有的声全息方法不能有效地识别在测量面同一侧任意位置的相干声源中的单个声源所产生的声压。为了解决该问题,提出旋转测量面方法,使任意位置的相干声源分别到测量面的距离不相等,同时在相干声源的两侧测量。再结合双面声全息技术,基于二维傅里叶变换,分离出单个声源在全息面的声压。通过对两组不同频率和不同距离的相干声源进行数值仿真和分析,验证了该方法的正确性和有效性。

基于插值矩阵技术与二维空间平滑法的近场相干声源识别研究

在研究插值矩阵技术与二维空间平滑法两种方法的基础上,将两者进行结合,提出了一种对近场相干声源进行识别的方法。首先通过插值矩阵技术把实际阵列接收到的近场信号转换为形式上的远场信号,然后通过二维空间平滑法求出阵列的平滑协方差矩阵,再由平滑协方差矩阵得到给定方向向量对应的信号功率,实现二维相干声源的识别。算例表明,该方法比传统的波束形成能更准确地定位出声源的位置。

基于稀疏表示和特征加权的离格双耳声源定位

基于头相关传递函数数据库的传统双耳声源定位方法的定位角度往往被限定在头相关传递函数数据库的离散测量点上。当头相关传递函数数据库的测量方位角间隔较大时,这类算法的性能会显著下降,这就是典型的离格问题。该文提出了基于加权宽带稀疏贝叶斯学习的离格双耳声源定位算法。首先该算法建立离格双耳信号的稀疏表示模型,然后利用双耳相干与扩散能量比特征对各个频点进行加权以降低噪声和混响的影响,最后通过加权宽带稀疏贝叶斯学习方法估计离格声源的方位角。实验结果表明,该算法在各种复杂的声学环境下都有着较高的定位精度和鲁棒性,特别是提高了离格条件下的声源定位性能。

相干声场的快速预测方法研究

为解决封闭空间相干声场预测模型复杂度高、计算效率低的问题,运用复虚源原理(image-source method,简称ISM)和快速多极思想(fast multipole algorithm,简称FMA),提出一种相干声场的快速预测方法(FMA-ISM)。首先,将封闭空间内的声源等效为一规则排布的复源点集,基于复虚源原理构建了虚拟接收点模型和考虑声场相干性的多点对多点的声场预测模型;其次,引入快速多极展开算法,将多点对多点的复杂映射关系转化为点集对点集的快速计算过程,降低虚源分析的阶数,在保证虚源模型精度的前提下提高计算效率;最后,通过仿真和实验验证了FMA-ISM方法的有效性。研究结果表明:与有限元法、声线法和虚源法相比,FMA-ISM方法预测声场场点声压级平均误差在3 dB内,模型计算速度提高50%以上。

基于信号分离技术的波束形成算法研究

波束形成算法具有计算效率高,计算结果稳定等优点,被广泛应用于噪声源定位。因此,对波束形成算法的深入研究及扩展具有重要的意义。特征值分解、相干输出谱分析等技术能够对被测信号进行分解,常用于信号分离和贡献量分析,具有广泛的研究与工程应用价值。结合上述信号分离技术,将特征值分解和相干输出谱分析应用于波束形成算法的前处理,提出基于特征值分解和相干输出谱的两种“衍生”波束形成算法。在此基础上,采用圆形二维传声器阵列对三个人工白噪声声源进行声源定位测试,数据分析结果验证基于特征值分解和相干输出谱的波束形成算法对声源识别和声源云图分离的有效性。两种算法均能够对声源云图进行有效分离,进而将各个声源云图与其激励源相关联。

近场相干声源三维定位MUSIC算法

近场环境下传统多重信号分类(Multiple Signal Classification,MUSIC)算法无法对相干声源进行三维位置估计,针对该问题论文提出了一种近场相干声源三维定位算法。首先建立了近场球面波信号接收模型,其次结合空间平滑算法和修正MUSIC算法将矩形阵列分割成数个子阵列,对其协方差矩阵和求复共轭并左右同乘单位矩阵,以此来解决相干信号协方差矩阵秩亏损的问题,最后使用三维MUSIC算法完成近场声源三维位置估计。仿真表明:论文算法可有效地对相干信号进行解相干处理并准确地完成近场相干声源的三维位置估计。

基于阵列式相干功率谱的噪声源识别研究

本文针对常规声源扫描识别存在的不足与问题,设计了阵列式相干功率谱测试方法,并从理论上证明该方法的可行性与可靠性。进一步以我司某款压缩机4000Hz噪声问题为研究对象,使用相干功率谱测试方法识别声源位置在压缩机法兰排气口,并通过增加消音腔解决压缩机的噪声问题,同时验证该方法的准确性。

运行工况下舰船振动-声传递路径分析及试验

全面分析了工况传递路径分析(OPA)在舰船等工程应用中存在的关键问题,提出了将隔振器两端的位移响应之差视为输入振源,利用重相干函数检测是否有重要传递路径被遗漏,并采用截断总体最小二乘方法避免矩阵求逆存在的不适定问题.进行了实船海上振动-声辐射试验,实现噪声与结构振动数据的同时基采集.结合试验对建立的OPA模型进行了验证,结果表明:OPA在实际应用中存在的关键问题得以有效解决,OPA方法可以准确、高效地进行舰船噪声源和噪声传播途径的识别与量化.

可用于相干声源的快速反卷积声源成像算法

提出一种可用于相干声源识别的快速反卷积声源成像算法(Fast deconvolution approach for the mapping of coherent acoustic sources,FC-DAMAS)。该算法去除了反卷积声源成像算法(Deconvolution approach for the mapping of acoustic sources,DAMAS)中的互谱过程,直接求解声源复数源强分布,从而避免了互谱操作导致的待求未知数个数的剧增,因此不再需要采用非相干声源假设来减少待求未知数,使该算法能够同时适用于相干和非相干声源的识别;其次,该算法在反卷积求解过程中采用了与稀疏约束反卷积声源成像算法(Sparsity constrained DAMAS,SC-DAMAS)类似的L1范数稀疏约束反卷积方法,使算法在相干和非相干声源的识别过程中均具有很高的计算精度和空间分辨率;此外,该算法中增加了对测量声压的主成分分析去噪过程,弥补了取消互谱去噪过程造成的算法鲁棒性下降,使算法具有与SC-DAMAS算法类似的噪声鲁棒性。与现有可用于相干声源识别的反卷积声源成像算法(Deconvolution approach for the coherent sources,DAMAS-C)相比,提出的FC-DAMAS算法大大降低了待求解的矩阵方程规模,使其计算效率得到了显著提升。通过数值仿真和实验验证了FC-DAMAS算法的优越性,结果表明所提出的FC-DAMAS算法在应用范围、声源识别性能和实用性方面都更具优势,更适于在实际工程中应用。

庐枞矿集区大地电磁法的远参考效果研究

庐枞矿集区大地电磁测深(MT)数据受强烈的工业、通讯、矿山、民用等电磁干扰,致使资料数据离差大、曲线形态畸变、可信度差,本文从大地电磁测深张量阻抗计算表达式出发,分析了噪声对张量阻抗估计产生的影响.选用本区质量较好的MT数据作为"远参考点",应用远参考方法处理庐枞MT数据,研究其对卡尼亚电阻率-相位曲线的改善效果,以及对数据相干度和信噪比的改善效果,并提出磁场信号的相关性是远参考处理的关键因素.

点阵列声源激发大气湍流特性对光波传输闪烁指数特性的影响研究

声波运动可以改变周围大气压强,进而影响大气的折射率分布。基于声波的波动方程和叠加原理,结合大气折射率的计算公式,求解出点阵列相干声源激发的人工大气折射率不均匀体的空间分布。基于Rytov近似,给出了点阵列相干声源激发的压强和光波闪烁指数之间的数值关系,分析了点阵列相干声源参数改变对光波闪烁指数的影响。结果表明:声源能激发产生大气折射率不均匀体,引起光波出现光强起伏。声源各个参数的改变,会引起光波闪烁指数出现不同程度的起伏变化。该研究结果初步探索了阵列相干声波激发人工大气折射率不均匀体参数对激光传输特性的影响。