噪声源识别技术为机电产品的噪声控制、低噪声及声质量设计等提供重要依据。近场声全息凭借极高的分辨率成为噪声源识别的首要选择。近场声全息通过在紧靠声源的测量面上获取声压,最大程度地捕捉到高波数的倏逝波,从而实现高分辨率的重建。使用近场声全息既可以重建声源表面声压、对声源辐射的声场进行预测,也可以重建声源表面法向速度、对噪声源进行识别定位。常规近场声全息需要在自由声场或者外界的干扰可以被忽略的环境下进行。然而在实际测量中,通常会遇到干扰源或存在墙面等其他固定设备的反射而无法满足自由声场条件。此时如果仍然使用常规近场声全息方法则会出现较大的重建误差乃至出现虚假声源。因此,能在非自由声场下进行近场声全息被越来越多的国内外学者所关注。近年来,一些学者将声场分离的思想引入近场声全息,希望通过测量两个相邻全息面的声压或法向速度等分离出目标声源的辐射声场,再使用近场声全息技术。声场分离技术忽略了干扰声在目标声源表面产生的散射声场。当干扰声源辐射强度较大时,会降低声场重建精度。近年来提出的块传递函数方法能保证在非自由场中准确地识别定位噪声源,在声源识别过程中去除了来自全息测量面外的干扰声及反射声。然而,该方法需要建立包围目标声源的测量面,使用声强探头或p-u探头扫描获取所有测量面的声场数据,测量过程较为复杂,在一定程度上限制了它的实际应用范围。另外该方法采用空腔内的简正波而不是倏逝波构造声源振速与声场之间传递函数,算法效率和精度有进一步提高的空间。本文有针对性地提出了相应的解决方案,开展了一些基于该方法的创新性研究。首先,针对平面声源,应用了一种反映倏逝波传播的格林函数用以改进块传递函数的重建算法,提高了噪声源识别定位的精度。然后,为解决在全息测量面上必须同时获得声压和法向速度的问题,提出了基于声学硬边界条件下的声源振速重建方法,并设计了满足此条件下的声压测量装置——声学屏蔽罩。不仅实现了使用传声器就能完成重建识别过程,而且能实现可移动便携测量。本文采用了理论建模、数值仿真与实验研究相结合的研究路线。主要研究内容如下:(1)阐述了课题的研究意义,论述了将近场声全息方法用于噪声源识别定位的优势,综述了近场声全息的发展历程及研究现状,介绍了目前在非自由场环境下进行声全息的常用解决办法,指出了每种方法的适用范围和局限性,从而引出在非自由环境下进行噪声源识别定位选择块传递函数方法作为本文的研究基础。(2)以块传递函数方法用于正向求解声场的基本理论为出发点,阐述若能预先获得声场声压和质点速度则可逆向求解出声源法向速度。针对使用声强探头或p-u探头同时获取测量面声压和质点速度成本高、效率低的特点,提出了使用易校正、成本低的传声器阵列测量的块传递函数方法,进而推导基于双声压测量面的声源速度重建公式。通过数值仿真在单极子干扰下重建无限大障板上的反相活塞组合声源的法向速度的研究,展示了使用双声压测量面重建声源速度的有效性,并着重研究了影响声源法向速度重建精度的若干重要因素,包括干扰源强度、互阻抗矩阵的条件数、测量噪声等。根据仿真结果提出重建参数选择的合理建议,以指导块传递函数方法在声源速度重建时的实际应用。通过实验重建了两个扬声器表面的法向速度进一步验证基于双声压测量面的块传递函数重建声源速度方法的有效性和可行性。(3)传统块传递函数法公式中选用简正波叠加的格林函数构造传递矩阵,简正波只反映封闭空间中驻波行为,并未体现出倏逝波的传播。针对此问题,提出了将Neumann边界条件下封闭空间的倏逝波格林函数用于块传递函数法,不仅使基于该方法的重建公式具有更加解析的表达形式和更加明确的物理意义,而且能提高计算效率和精度。通过数值仿真,重建了两个平面活塞相干声源的法向速度,证明了该方法不仅对使用声强探头或p-u探头的块传递函数方法有效,也适用基于传声器测量双声压面的重建方法。实验分析中,研究对象仍以嵌入到障板中的两个扬声器为目标声源,验证了应用倏逝波格林函数对提升基于单层声压速度测量面(声强探头)与基于双层声压测量面(传声器)的块传递函数方法都能提高计算精度和效率。结果表明应用Neumann边界条件下的倏逝波格林函数比使用简正波格林函数的块传递函数方法获得了更高的重建精度,进一步验证了其优越性。(4)任何入射场在声学硬边界条件下,其法向速度都为零。根据此规律提出了基于声学硬边界条件下的块传递函数方法,自行设计了一个满足该条件的传声器阵列装置,该装置不仅能够准确采集声场中的声压,同时又能保证声压采集点的法向速度为零,从而避免了块传递函数方法中需要获取测量点法向速度的问题。因该声压采集装置还能在某种程度上削弱干扰声场的影响,在本文中被称为声学屏蔽罩。通过数值仿真对在单极子干扰源下的双活塞声源进行了法向速度重建,结果展示了使用声学屏蔽罩的可行性,并分析了不同空气间隙和干扰源强度等参数的影响。实际加工了一个与仿真同样尺寸的铝合金声学屏蔽罩,通过在驻波管中测量该声学屏蔽罩表面试样的声学阻抗,确认了该声学屏蔽罩内表面确实满足声学硬边界条件,可用于实验测量。使用该声学屏蔽罩重建了障板上两个相干扬声器的法向速度,验证了方法的有效性和准确性。另外,进一步通过固支薄钢板激励实验,验证了使用该声学屏蔽罩还可用于重建声源局部表面的法向速度。(5)进一步研究应用声学屏蔽罩的块传递函数方法在实际工程环境下的声源定位识别能力,在某大型车间内以旋转电动机的圆柱形外壳为对象,设计了适用于圆柱表面的声学屏蔽罩,使用基于声学硬边界条件下的块传递函数方法进行了电机外壳表面的加速度重建和噪声源定位的试验研究。将该声学屏蔽罩获得的声压数据作为输入,在噪声的各峰值频率,重建出了电机正常运转工况下的部分外壳表面的加速度。与加速度传感器的实际测量结果比较,分析了重建误差,并探讨使用声学屏蔽罩的块传递函数方法用于实际工程测量的可行性与准确性,为其在工业现场的应用打下基础。