【摘要】：本文研究的声源识别方法以内积运算为基础,通过对传声器阵列测得的时域声压信号进行频谱分析,计算出声源频率,得到各阵元接收声压信号的频域声压值,将各阵元的频域声压值按传声器阵列顺序整合为声压向量;根据诊断出的声源频率和点声源辐射理论构建虚拟点声源,计算虚拟点声源辐射在传声器阵列面上的频域声压值,按照传声器阵列顺序,将各阵元的频域声压值整合为虚拟声压向量并归一化处理,得到虚拟声压基向量;将实际声压向量与虚拟声压基向量作内积运算,根据柯西-施瓦茨不等式,当内积模达到最大值时,虚拟声压基向量与实际声压向量线性相关,此时虚拟点声源位置和目标声源位置重合。文中对基于内积运算的声源识别方法理论进行了总结,通过仿真算例,证明该方法可以准确地识别出目标声源的位置和强度。为更好地将本方法推广到实际工程应用中,从定位识别精度、识别分辨率和对旁瓣的抑制能力方面,展开对本文方法的特性研究。在相同传声器数目和阵列尺寸的前提下,将传声器布置为十字阵列、圆形阵列、矩形阵列,对同一目标声源进行识别定位;对比了高中低频下的声源识别效果,并结合平面矩形传声器阵列分析了阵列尺寸、传声器间隔及测量距离对识别分辨率的影响,证明基于内积运算的声源识别方法在不同的声源频率、阵列尺寸、传声器间隔和测量距离下对单点声源均具有较好的识别效果;探讨了不同信噪比下的声源识别效果,仿真结果表明,该方法具有良好的抗噪能力。在声波满足叠加原理的前提下,探讨了当目标声源附近存在一个具有相同声辐射频率的干扰声源时,基于内积运算的声源识别方法的识别效果。仿真算例表明,当两个声源的间距逐渐缩小时,声源间的相互干扰作用逐渐增强,两个声源的声压向量在内积模最大值中的权重相当,此时,通过内积迭代相减运算无法识别出两个声源。为消除两个近距离声源之间的相互干扰,提高识别精度,本文提出利用标准正交系消除干扰的声源识别方法,该方法按照诊断出的声源频率,构建两个虚拟点声源,分别计算两个虚拟点声源辐射在阵列面上各阵元的频域声压值,将各阵元的频域声压值按照阵列顺序进行向量化处理,得到两个虚拟声压向量,通过施密特正交化,将两个虚拟声压向量构建为标准正交系,将实际声压向量分别与标准正交系中的两个向量做内积运算,并求内积模的平方和,建立关于虚拟声源位置坐标的目标函数,根据贝塞尔不等式,当两点声源的合成声压向量与标准正交系线性相关时,目标函数达到最大值,由此将两点声源的识别定位转化为搜索目标函数的最大值。通过仿真算例,证明该方法可以有效消除近距离两点声源之间的互相干扰,提高声源识别精度。在半消声室进行单点声源和两点声源的识别定位试验,利用BK-3560D数据采集系统结合矩形传声器阵列采集声压数据,将数据导入MATLAB后处理,运用本文方法进行识别定位,计算结果表明,基于内积运算的声源识别方法可以有效地识别出目标声源的位置和强度,具有较好的工程应用价值。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB53
【参考文献】
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