等效源法近场声全息求解算法研究

发布时间：2017-09-23 20:32

  本文关键词：等效源法近场声全息求解算法研究

  更多相关文章： 声源识别 近场声全息 等效源法 传声器阵列 重建性能

【摘要】：基于传声器阵列进行现场测量的近场声全息(NAH)技术已被广泛应用于汽车等领域的声源识别及空间声场可视化。而NAH具有多种全息算法,近年来基于等效源法的近场声全息算法因其能适应于任何形状声源和阵列形式,且具有较高的重建精度和计算效率,而得到广泛研究与应用。等效源法近场声全息算法的关键是获取等效源强度,而等效源强度的获取具有多种求解算法,不同求解算法将导致声场重建性能各异。本文给出了Tikhonov正则化等效源(TRESM)、迭代加权等效源(IWESM)和最速下降迭代等效源(SDIESM)三种求解算法,且采用了理论推导、数学建模、数值仿真和实验验证相结合的研究路线,对三种算法进行了比较研究;旨在探索一种能够实现宽频带内较佳声场重建性能的新算法,同时致力于提高声场重建与声源识别性能以及拓展等效源法近场声全息算法的应用范围。为提高TRESM算法的声场重建精度,提出了性能更佳的修正Hald经验公式法和Bayesian正则化准则法两种新型正则化参数确定方法。且通过仿真分析与扬声器声辐射实验验证了所提出方法的正确性与优越性。接着,为提升等效源法近场声全息的低频重建性能,给出了IWESM求解算法。基于单双声源,比较了TRESM和IWESM算法的声场重建精度,且实验验证了IWESM算法具有较佳中低频重建性能的正确性。进一步,为改善等效源法近场声全息的高频重建性能,详细推导了SDIESM求解算法,给出了该算法的声场重建性能。且在不同全息距离和信噪比条件下,比较分析了TRESM、IWESM和SDIESM三种算法的综合性能,得到各自的优缺点:TRESM中低频重建精度一般且高频较差;IWESM具有极高的中低频重建精度与分辨率,但高频因对全息距离敏感而不稳定;而SDIESM具有极高的中高频重建精度,但低频重建精度与分辨率欠佳且计算效率较低。最后,为实现宽频带内较佳的声场重建性能,基于TRESM、IWESM和SDIESM三种算法的优缺点,提出了一种性能优化的等效源法宽带声全息(RWAH)算法。RWAH算法在转换频率以下采用IWESM算法,在转换频率以上采用主分量截断处理的SDIESM算法。在单双声源、不同全息距离和信噪比条件下,验证了该算法重建精度与计算效率均较高的优越性。此外,基于单双声源扬声器声辐射实验,亦验证了RWAH算法能够实现宽频带内较佳声场重建性能的正确性。
【关键词】：声源识别 近场声全息 等效源法 传声器阵列 重建性能
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U467.493
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 研究背景及意义8
• 1.2 近场声全息算法概述8-11
• 1.2.1 基于离散Fourier变换的NAH9
• 1.2.2 基于边界元法的NAH9-10
• 1.2.3 基于统计最优的NAH10
• 1.2.4 基于等效源法的NAH10-11
• 1.3 等效源法近场声全息研究现状11-13
• 1.4 本文主要研究内容13-16
• 2 传统等效源法近场声全息16-36
• 2.1 基本原理16-18
• 2.2 正则化参数确定方法的比较18-21
• 2.2.1 三种方法的基本原理18-19
• 2.2.2 三种方法的重建精度比较19-21
• 2.3 修正Hald经验公式法21-29
• 2.3.1 MHEF法的提出21-23
• 2.3.2 优越性验证23-27
• 2.3.3 实验验证27-29
• 2.4 Bayesian正则化准则法29-34
• 2.4.1 基本原理30
• 2.4.2 优越性验证30-32
• 2.4.3 实验验证32-34
• 2.5 本章小结34-36
• 3 迭代加权等效源法近场声全息36-48
• 3.1 基本原理36-38
• 3.2 TRESM和IWESM重建性能比较38-42
• 3.2.1 单声源38-40
• 3.2.2 双声源40-42
• 3.3 综合性能分析42-44
• 3.4 实验验证44-46
• 3.5 本章小结46-48
• 4 最速下降迭代等效源法近场声全息48-64
• 4.1 基本原理48-52
• 4.2 重建性能分析52-56
• 4.2.1 单声源52-54
• 4.2.2 双声源54-56
• 4.3 TRESM、IWESM和SDIESM综合性能比较56-60
• 4.3.1 不同全息距离时比较56-58
• 4.3.2 不同信噪比时比较58-60
• 4.4 实验验证60-63
• 4.5 本章小结63-64
• 5 优化的等效源法宽带声全息64-76
• 5.1 RWAH的提出64-65
• 5.2 优越性验证65-72
• 5.2.1 单声源65-67
• 5.2.2 双声源67-69
• 5.2.3 综合性能比较69-72
• 5.3 实验验证72-75
• 5.4 本章小结75-76
• 6 总结与展望76-78
• 6.1 全文工作总结76-77
• 6.2 研究展望77-78
• 致谢78-80
• 参考文献80-86
• 附录：A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录86

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本文编号：907399