基于传声器阵列的机器噪声源定位方法研究

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机械的噪声水平可以体现出设备的可靠性与稳定性,振动小、噪声低的机械产品在市场中拥有强有力的竞争力。研究机械设备的噪声问题,首先需要对机械设备的噪声源进行准确的定位。目前,在噪声源定位领域中,常用噪声源定位方法的分辨率与噪声频率有关,随着频率的降低,定位分辨率也越来越低,这就导致了传声器阵列无法对近距离的两个低频声源进行有效的定位分离。随着机械设备越来越复杂化、集成化,研究一种具有高定位分辨率的噪声源定位方法是准确定位噪声源的关键,对机械设备中噪声传播路径分析和研究降低设备噪声水平的方法具有重要的研究意义。本论文主要是对应用于机器噪声源定位的传声器阵列声源定位技术进行研究,主要研究内容如下:(1)研究基于传声器阵列测试与分析的声源定位技术,分析不同传声器阵列阵型和声源定位算法对噪声源定位精度和分辨率的影响,对不同的声源定位算法和不同阵元分布的阵型进行了仿真分析。(2)基于阵元分布与噪声波长的关系特点,在不改变传声器阵列阵型的前提下,采用虚拟阵列的方法来等效增大阵列的物理孔径;在MUSIC声源定位算法的基础上,将虚拟阵列算法与MUSIC算法融合得到了一种新型改进的VA-MUSIC声源定位算法。(3)基于本文提出的VA-MUSIC声源定位算法,开发了64路的传声器阵列噪声源定位成像系统,并在半消声室进行了实验数据采集,分别采用MUSIC算法和改进型VA-MUSIC算法对采集的实验数据进行处理。通过两种定位算法的对比实验,结果表明VA-MUSIC声源定位算法具有更高的定位分辨率,对低频噪声源具有更高的空间分辨能力。
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