基于波束形成的传声器阵列机械噪声源定位研究及应用

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本文针对传声器阵列的声源定位性能进行研究,将分布式阵列结构特点引入规则传声器阵列中,通过合理扩大传声器阵列孔径的方法来改善传声器阵列声源的定位性能。对于构建的各传声器阵列结构进行了声源定位性能仿真分析以及实际噪声源测试实验。对比分析了规则传声器阵列与多种分布传声器阵列的声源定位性能。发现分布传声器阵列在一定程度上提高了规则传声器阵列的声源定位性能,并将分布传声器阵列应用于除湿机、低速运动汽车噪声源定位。此外,该选题得到国家自然科学基金面上项目(61671262、61871447)资助。本文主要研究内容如下:(1)分析了波束形成、传声器阵列、声源定位的研究现状及发展趋势,明确了声场划分原则,推导了远场条件下延迟求和波束形成原理,分析了传声器阵列接收声源信号模型,对传声器阵列的声源定位性能影响参数进行了理论推导及分析。(2)建立了平面任意阵列模型,从方程解析的角度分析基础阵列的声源定位特点,将同构式分布式阵列结构引入到传统规则传声器阵列中,建立了分布传声器阵列模型,并对其接收声源信号模型进行了理论推导及分析。(3)分布传声器阵列的声源定位性能仿真研究,分别对传统规则传声器阵列及分布传声器阵列进行了声源定位性能仿真计算,对比分析仿真计算结果,探讨了分布传声器阵列的声源定位性能。(4)在半消声室对单频声源进行了声源定位声成像测试实验研究,验证仿真计算结果。在单频声源声成像结果中选取声源定位性能较好的分布传声器阵列,在半消声室对除湿机进行了噪声源定位声成像测试研究,在室外对低速运动汽车进行了噪声源定位声成像测试研究。
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