声成像理论研究及其工程应用
声成像技术是确定噪声源的重要手段,用传声器阵列采集声场中的信号,重建声源表面的声场,并可预测声源外部声场的分布。目前主要采用的声场成像方法有波束形成和近场声全息两类。相比于传统的声强探测方法,声成像方法具有形象直观的优点,而且确定的声源位置更加准确。本工作报告的主要目的是将现有的声成像方法应用于工程项目中,以期解决实际工程中的噪声定位工作,为声成像技术的实际应用提供参考。本报告内容合理运用声成像方法对城市轨道交通噪声和家用电器噪声进行分析,在工程应用领域进行了研究和实验工作。<br>   对于远场声源而言,适用的方法...
声成像技术是确定噪声源的重要手段,用传声器阵列采集声场中的信号,重建声源表面的声场,并可预测声源外部声场的分布。目前主要采用的声场成像方法有波束形成和近场声全息两类。相比于传统的声强探测方法,声成像方法具有形象直观的优点,而且确定的声源位置更加准确。本工作报告的主要目的是将现有的声成像方法应用于工程项目中,以期解决实际工程中的噪声定位工作,为声成像技术的实际应用提供参考。本报告内容合理运用声成像方法对城市轨道交通噪声和家用电器噪声进行分析,在工程应用领域进行了研究和实验工作。
   对于远场声源而言,适用的方法是波束形成,即利用“时延一累加”方法增强声源方位处的波束形成输出,同时抑制非声源方位的输出,由此确定声源的分布位置。波束形成技术对于分析大型运动物体的外部辐射声场和声源定位具有独特优势。通过消除多普勒效应,即可将采集到的运动声源辐射信号转化为静止声源的辐射噪声,然后通过“时延—累加”方法获得波束形成输出。由此,对于运动声源的分析就转化为对静止声源的分析。
   城市轨道交通在给市民出行带来便捷的同时,也带来了噪声污染,影响了沿线居民的工作与生活。确定列车运行噪声的来源是解决轨道交通噪声问题的首要步骤。根据测试环境,本文建立了球面波假设下的波束形成方法,并用此方法分析了上海某高架轨道交通线的列车通过噪声。实验中,将星形阵列架设置在列车轨道的附近采集信号,并用参考传声器校正重建的波束形成输出结果,获得了相对准确的声场分布结果。重建的结果还与线形阵列在近距离测量的结果进行了对比,验证了波束形成的结果。
   相对于波束形成,近场声全息对于固定的小型结构声振场分析具有优势。近距离(通常是1/3波长以下)测量获得的声信号不但包含了远场可测的传播波成分,还包含了只有近场可测的倏逝波成分。用近场测试的信号重建的结果不但可以重建声压信号,还可以重建表面法向速度、声强、声能量等信息。
   家用电器在日常生活中扮演不可或缺的角色,客户对于家用电器的低噪音要求驱使生产商不断的研究产品的声振特性。结合工程项目,应用近场声全息方法对空调压缩机、冰箱压缩机、冰箱进行了声振场重建。重建的结果显示了不同频率下压缩机和冰箱外部的声场分布情况。结合冰箱的结构,可以粗略地判断辐射噪声和内部结构的联系,揭示了辐射噪声和内部结构之间的联系。应用分段分析的方法对空调压缩机进行了分析,可以获得比常规近场声全息方法更加详细的声场分布结果,即可以显示每个旋转角度范围内的声场分布,突出了声场分布结果在旋转角度内的变化。
   运用声成像方法与信号处理手段,结合实际工程需求,确定声源位置和声场分布,解决实际问题是声成像方法的最终目的。将理论运用于实际工程,并对重建过程进行创新,是本文的主要贡献。
  
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作者: 张海滨
授予学位: 博士后
学位授予单位: 上海交通大学
导师姓名: 蒋伟康 邓康耀
学位年度: 2010
语 种: chi
分类号: O348.8 O422.8
在线出版日期: 2012年6月30日