利用声压有效值进行内积运算识别声源

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声源识别在噪声控制工程,声学故障诊断等方面都有重要应用。目前基于传声器阵列测量的声源识别方法主要包括波束形成和近场声全息,这两种方法都需要声信号相位作为信息基础来识别声源。工程中还存在声源辐射白噪声的情况,这种情况下各测量点处的声信号并不相干,无法使用以相位信息为核心的的声源识别方法来识别声源。本文提出利用各测量点处的有效值信息进行内积运算来识别球面波声源的方法,其基本原理是用传声器阵列测得声压信号有效值组成声压有效值向量,与虚拟点声源声压有效值向量做内积,搜索内积模的最大值,根据柯西施瓦兹不等式确定声源位置。建立相应的识别步骤,分别对辐射简谐波与白噪声的声源进行了仿真识别,准确识别出了声源的空间位置和强度等信息,证明了本文方法在理论上的可行性。对利用有效值进行内积运算识别声源的相关特性进行探讨,分析了传声器阵型,传声器数量、阵列孔径,测量距离,声源频率,传声器位置误差对该方法识别效果的影响,发现圆形阵列的内积模值分布情况具有更好的动态范围;更多的传声器数量和更大的阵列孔径能够让该方法拥有更强的抵抗噪声干扰的能力;测量距离增大时本方法的识别灵敏度降低;波束形成方法在声源辐射声波波长小于传声器间隔时,容易出现“鬼影”现象,本文方法的识别效果不受声源频率的限制,对高低频声源均具有稳定的识别效果;使用声压幅值信息相比使用相位信息更不容易受到干扰,在传声器位置存在偏差的情况下拥有更准确的识别结果。在准确识别单点声源的基础上进行多点声源的识别研究,为消除声源间距较小时,声源之间的相互干扰造成识别不准的情况,提出以本文方法为基础结合施密特正交对多点声源进行识别,建立了识别步骤,进行了仿真计算,计算结果表明该方法准确识别出了多点声源的位置和强度等信息。在半消声室内进行了声源识别实验,控制无指向型球声源辐射不同频率的简谐波,使用传声器阵列和数字采集系统采集声压信号,分别用延时求和波束形成方法和本文方法对球声源进行识别,比较了两种识别方法在声学成像上的分布差异。控制球声源辐射没有确定相位信息的白噪声,同时改变声源深度,使用本文方法准确识别出不同声源深度下的白噪声声源。
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