近场声全息(NAH)是一种先进的用于声源识别、定位以及空间声场可视化的噪声测量分析前沿技术。该技术已经用于船舶、汽车和家电等各个行业,也逐渐成为这些行业解决环境和产品噪声问题的强有力的工具。本文在深入分析NAH技术的发展历程和最新进展的基础上,从重建算法、正则化、测量方法和前处理四个关键环节对NAH技术中仍然存在的问题进行了深入的研究和探讨。在重建算法上,将基于等效源法(ESM)的NAH技术扩展到非闭合声源和移动声源辐射声场的重建和预测,拓宽了NAH技术的应用范围;在正则化技术上,为克服L曲线法的缺陷,提出一种更加稳定的正则化参数选取方法;在测量方面,将基于Microflown传感器的质点振速测量方法引入NAH技术中,以解决声源表面法向振速重建困难的问题,并分别基于空间Fourier变换和ESM算法对该测量方法的优越性进行了验证;在前处理技术方面,提出了分别基于空间Fourier变换和统计最优方法的两种新型单面声场分离技术,提高了测量效率和声场分离精度;对汽车车厢内部声场开展实验研究,基于前文提出的声场分离技术和质点振速测量方法实现了内声场中的声源识别和声场可视化,为NAH技术进一步应用于工程实际打下基础。本文具体研究内容主要围绕ESM(第二、三章)和质点振速测量方法(第四、五、六章)展开,结构安排如下:第一章从重建算法、误差分析、滤波和正则化技术、以及最新进展等几个方面详细地介绍了NAH技术的发展历程和研究现状,探讨了目前NAH技术中仍然存在的问题,并确立了本论文的主要研究内容。第二章从理论上将基于ESM的NAH技术扩展到非闭合声源情况,为基于ESM的Patch NAH技术的研究打下基础;首次提出一种基于ESM的移动声源辐射声场计算方法——移动等效源法;为解决任意形状移动声源的NAH重建和预测,首次提出基于移动等效源的NAH技术;数值仿真和对点激励固支板辐射声场的实验研究验证了所提出扩展理论的正确性和有效性。第三章在基于ESM的NAH技术基础上深入分析应用L曲线法有时出现正则化参数错误选择或不当选择的原因,提出一种新的正则化参数选取方法—| cosθ|曲线法,有效地解决了L曲线法存在的问题;对简支板和振动球的数值仿真,以及对固支板、箱体和双音箱三种不同声源的实验研究验证了所提出方法的有效性以及相比L曲线法的优越性。第四章简要介绍了Microflown质点振速传感器的原理及其在声学领域的应用;提出了基于质点振速测量的常规NAH和迭代Patch NAH技术,有效地解决了声源表面法向振速重建的困难;对质点振速—声压重建过程中的奇异性问题进行分析,推导出等效替代的传递因子,保证了质点振速测量在基于Fourier变换的NAH技术中的成功应用;数值仿真和对实际声源的实验研究验证了所提出方法的有效性和正确性,同时也表明质点振速更适合作为Patch NAH技术的输入量。第五章将质点振速测量方法引入基于ESM的常规NAH和Patch NAH技术,以解决任意形状声源表面法向振速重建困难的问题;分别基于声压和质点振速两种测量方法对NAH重建过程进行了误差灵敏度分析,从理论上说明以质点振速为输入量的基于ESM的NAH技术的重建稳定性要好于声压测量;利用质点振速的矢量特性,提出基于声压—质点振速测量的p-u声场重建方法,用于消除反射声或消除与声源关于全息面处于对称位置的干扰声源的影响;数值仿真和对不同声源的实验研究验证了质点振速测量在基于ESM的NAH技术中的优越性,也验证了p-u声场重建方法的可行性和有效性。第六章分析了基于Fourier变换的双面和单面声场分离技术中存在的问题;提出了基于Fourier变换的修正的单面声场分离方法;为进一步减小Fourier变换算法引入的各种误差,提出了基于统计最优NAH的新型单面声场分离技术,提高了测量效率和声场分离精度;数值仿真和多种情况下的实验研究验证了所提出的两种分离方法的有效性和正确性,并通过互相比较说明了各自的优缺点。第七章以汽车车厢内声场为例进行了实验研究,采用质点振速测量方法、基于ESM的Patch NAH和声场分离技术在车内声场中成功地实现了声源识别和声场可视化,为NAH技术在封闭空间内声场中的应用打下基础,对于NAH技术的进一步推广具有重要的意义。第八章总结了本文的主要研究成果,提出了需要进一步研究和解决的问题。