声阵列超指向性测量机理及方法研究

发布时间：2017-07-03 19:12

  本文关键词：声阵列超指向性测量机理及方法研究

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【摘要】：城市交通噪声随着交通强度、交通车辆持有量和道路网络的扩张越来越显著影响城市声环境及人们的身心健康。这类行驶车辆噪声是由多个声源的声辐射叠加而成,具有多源、强指向性、非连续等特征,其危害严重,测量比静止声源困难。如何有效测量该声场已成为声学测量难题,同时也是城市规划的关键依据。基于此,本文提出声阵列超指向性测量即以声场指向性特征为基础优化形成声阵列超指向性,以提高声阵列的声源分辨和声场测量能力。本论文是在两项国家自然科学基金(61271387、61401245)的资助与支持下完成的,论文的主要工作包括:(1)在现有文献分析基础上,指出了声阵列超指向性测量研究的背景、社会及科学意义与价值,且详细介绍了声阵列超指向性测量得国内外研究现状。(2)详细给出了声阵列超指向性的基本概念、明确了声阵列超指向性的形成过程及其关键描述参数及特点,并推导了相应的约束条件,明确了超指向的形成机理,最后以信噪比为权重,构建了最大信噪比声阵列超指向性数学模型,并对模型的关键参数进行了讨论。(3)研究了运动声场的指向性测量基础,并分析了点声源在匀速直线和匀加速直线运动下的指向性特征以及关键参数声矢量R(t)的影响。同时,通过研究与分析给出了运动声场的超指向性声阵列的搭建和评价参数。(4)分别推导计算出了矩形阵列、圆形阵列的指向性函数表达式,并对其进行了指向性仿真模拟分析,并将其与非规则形状阵列进行了指向特性对比分析,得出了指向性较优阵列。给出了一种随机生成的圆环形传声器阵列,经过模拟仿真分析,此随机阵列指向性能优于以上形状阵列。(5)最后,为进一步验证方法的有效性和超指向性的稳健性,进行了实验测量。针对不同的实验要求,分别进行了实验室和现场实验。实验结果表明:超指向性声阵列具有最大信噪比、主瓣波束宽度窄、旁瓣抑制性好的特点,且能精确的定位不同声强度的声源,为今后声阵列测量多个和弱声源提供了理论和技术指导。
【关键词】：声阵列 超指向性 最大信噪比 多普勒效应 矩形阵 圆形阵 随机阵
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U491.91;TB53
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.1.1 研究背景11
• 1.1.2 研究意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.3 本文主要研究内容及章节安排14-17
• 第2章 声阵列超指向性测量17-39
• 2.1 指向性和超指向性概念17-19
• 2.1.1 指向性17-18
• 2.1.2 超指向性18-19
• 2.2 声阵列超指向性形成及建模19-22
• 2.2.1 形成过程19-20
• 2.2.2 数学模型20-22
• 2.3 运动声场的指向性及特征分析22-31
• 2.3.1 指向性测量22-23
• 2.3.2 点源匀速直线运动的指向性特征分析23-26
• 2.3.3 点源匀加速直线运动的指向性特征分析26-29
• 2.3.4 关键参数声矢量R(t)的计算29-31
• 2.4 运动声场的超指向性声阵列搭建和评价参数31-36
• 2.4.1 超指向性声阵列搭建31-32
• 2.4.2 超指向性声阵列性能评价参数32-36
• 2.5 本章小结36-39
• 第3章 声阵列超指向性形成及数值分析39-59
• 3.1 不同阵列的指向性函数推导与计算39-42
• 3.1.1 均匀线列阵指向性函数39-40
• 3.1.2 矩形阵列指向性函数40-41
• 3.1.3 圆形阵列指向性函数41-42
• 3.2 指向性图及指向特性分析42-57
• 3.2.1 阵元形状对指向性的影响42-48
• 3.2.2 阵元数目对指向性的影响48-51
• 3.2.3 阵列孔径对指向性的影响51-54
• 3.2.4 一种随机声阵列的生成54-56
• 3.2.5 最优声阵列形式的选择56-57
• 3.3 本章小结57-59
• 第4章 实验测试59-67
• 4.1 实验目的及方案59-60
• 4.1.1 实验目的59
• 4.1.2 实验方案59-60
• 4.2 实验系统及设备60-63
• 4.3 实验内容及参数63-66
• 4.3.1 实验室实验63-64
• 4.3.2 室外实验64-65
• 4.3.3 实验结果及分析65-66
• 4.4 本章小结66-67
• 第5章 总结与展望67-69
• 5.1 总结67-68
• 5.2 展望68-69
• 参考文献69-73
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况73-75
• 致谢75-77
• 附录77

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本文编号：514846