基于波束形成与波叠加的噪声源三维定位方法研究
发布时间：2021-07-22 12:14
提出了一种基于波束形成和声波叠加法的噪声源三维定位方法。该方法以传统的波束形成技术为基础,通过传声器阵列声压测量,识别出噪声源在声成像平面上的二维分布,以二维声成像结果中的声源坐标作为波叠加等效源的初始位置,以重建传声器阵列声压误差作为评价指标,通过遗传算法搜索求解声源的三维空间坐标和源强。试验结果表明,该方法可准确识别噪声源三维坐标,并有效抑制波束形成固有旁瓣效应造成的虚假声源干扰。
【文章来源】：汽车工程. 2019,41(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
试验模型
2019(Vol．41)No．10卓瑞岩，等:基于波束形成与波叠加的噪声源三维定位方法研究·1213·4试验验证以扬声器作为已知声源，在半消音室中进行上述噪声源三维定位方法的有效性验证。4.1试验模型本试验所设计传声器阵列为4×4的16阵元等间距平面网格阵列，阵元间距0.1m。设定波束形成声成像平面为Z=1m平面，传声器阵列位于Z=0平面，阵列中心为空间坐标系原点O。在空间点(0，0，1.5m)处布置扬声器作为声源，播放声音频率为3000Hz。试验模型如图5所示，图中示出了声源、声成像平面及传声器阵列面之间空间位置关系。试验现场如图6所示。图5试验模型图6试验现场4.2试验结果基于4.1节所述试验模型，首先进行噪声源数量及二维坐标信息预估，然后进行噪声源三维定位。4.2.1噪声源预估结果基于波束形成对噪声源的XY二维坐标进行识别，噪声源预估结果如图7所示。图7噪声源预估结果将波束形成识别结果中主瓣及旁瓣的XY坐标和幅值信息进一步提取如表1所示。表1噪声源预估结果m声源序号实际声源坐标波束形成识别结果XYZXY旁瓣比/%1001.5－0.0201002－－－0.020.4484.23－－－0.02－0.4081.9由表1可知:主瓣(即旁瓣比100%处)对应真实声源，且主瓣XY坐标为(－0.02m，0)，与实际声源XY坐标(0，0)误差仅为0.02m;但同时在(0.02m，0.44m)和(0.02m，－0.40m)处存在旁瓣比高达84.2%和81.9%的虚假声源干扰。
·1220·汽车工程2019年(第41卷)第10期图14上控制臂传递路径改善后的验证结果4结论本文中从优化车内结构噪声传播路径的方向入手，改善了车内轮胎空腔共振噪声。首先建立了车内轮胎空腔噪声传递路径分析模型;然后基于该模型，利用传递路径分析方法对车内轮胎空腔噪声的传递路径进行贡献量分析，识别出车内轮胎空腔噪声的主要传播路径;接着对贡献量占优的传递路径，通过CAE分析确定了贡献量大的原因和需要优化的部件，并提出优化方案;最后通过实验对比了优化前后的车内噪声，结果表明车内轮胎空腔噪声得到了很好地抑制，验证了优化方案的正确性和从传递路径角度控制车内轮胎空腔噪声的可行性和有效性。参考文献［1］庞剑，谌刚，何华．汽车噪声与振动—理论与应用［M］．北京:北京理工大学出版社，2006．［2］SANDBEＲGU，EJSMONTJA．Tyre/roadnoisereferencebook［M］．Informex，Harg，Sweden，2010．［3］MOLISANILＲ，BUＲDISSOＲA，TSIHLASD．Acoupledtirestructure/acousticcavitymodel［J］．InternationalJournalofSolidsandStructures，2003，40(19):5125－5138．［4］THOMPSONJK．Planewaveresonanceintheaircavityasavehi-cleinteriorsource［J］．TireScienceandTechnology，1995，23(1):2－10．［5］FENGZC，GUP，CHENY，etal．Modelingandexperimentalinvestigationoftirecavitynoisegenerationmechanismsforarollingtire［C］．SAEPaper2009－01－2104．［6］FENGZC，GUP．Modelingandexperimentalverificationofvi-br
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于波束形成的多类型多声源定位研究[J]. 肖栋,向阳,卓瑞岩,王磊. 应用声学. 2017(03)
[2]基于函数广义逆波束形成的声源识别[J]. 黎术,徐中明,贺岩松,张志飞,陈思. 机械工程学报. 2016(04)
[3]体积速度匹配分布源边界点法的特解源位置优化方法研究[J]. 吴绍维,向阳,李胜杨. 声学学报. 2015(03)
[4]识别运动声源随机阵列生成法研究[J]. 王雁,刘志红,吴波波,仪垂杰. 声学学报. 2015(01)
[5]声场匹配波叠加法的水下结构声辐射预报[J]. 陈鸿洋,商德江,李琪,刘永伟. 声学学报. 2013(02)
[6]噪声源识别技术的进展[J]. 陈心昭. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2009(05)
硕士论文
[1]基于麦克风阵列的声源定位算法研究[D]. 刘超.南京大学 2015
本文编号：3297134
【文章来源】：汽车工程. 2019,41(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
试验模型
2019(Vol．41)No．10卓瑞岩，等:基于波束形成与波叠加的噪声源三维定位方法研究·1213·4试验验证以扬声器作为已知声源，在半消音室中进行上述噪声源三维定位方法的有效性验证。4.1试验模型本试验所设计传声器阵列为4×4的16阵元等间距平面网格阵列，阵元间距0.1m。设定波束形成声成像平面为Z=1m平面，传声器阵列位于Z=0平面，阵列中心为空间坐标系原点O。在空间点(0，0，1.5m)处布置扬声器作为声源，播放声音频率为3000Hz。试验模型如图5所示，图中示出了声源、声成像平面及传声器阵列面之间空间位置关系。试验现场如图6所示。图5试验模型图6试验现场4.2试验结果基于4.1节所述试验模型，首先进行噪声源数量及二维坐标信息预估，然后进行噪声源三维定位。4.2.1噪声源预估结果基于波束形成对噪声源的XY二维坐标进行识别，噪声源预估结果如图7所示。图7噪声源预估结果将波束形成识别结果中主瓣及旁瓣的XY坐标和幅值信息进一步提取如表1所示。表1噪声源预估结果m声源序号实际声源坐标波束形成识别结果XYZXY旁瓣比/%1001.5－0.0201002－－－0.020.4484.23－－－0.02－0.4081.9由表1可知:主瓣(即旁瓣比100%处)对应真实声源，且主瓣XY坐标为(－0.02m，0)，与实际声源XY坐标(0，0)误差仅为0.02m;但同时在(0.02m，0.44m)和(0.02m，－0.40m)处存在旁瓣比高达84.2%和81.9%的虚假声源干扰。
·1220·汽车工程2019年(第41卷)第10期图14上控制臂传递路径改善后的验证结果4结论本文中从优化车内结构噪声传播路径的方向入手，改善了车内轮胎空腔共振噪声。首先建立了车内轮胎空腔噪声传递路径分析模型;然后基于该模型，利用传递路径分析方法对车内轮胎空腔噪声的传递路径进行贡献量分析，识别出车内轮胎空腔噪声的主要传播路径;接着对贡献量占优的传递路径，通过CAE分析确定了贡献量大的原因和需要优化的部件，并提出优化方案;最后通过实验对比了优化前后的车内噪声，结果表明车内轮胎空腔噪声得到了很好地抑制，验证了优化方案的正确性和从传递路径角度控制车内轮胎空腔噪声的可行性和有效性。参考文献［1］庞剑，谌刚，何华．汽车噪声与振动—理论与应用［M］．北京:北京理工大学出版社，2006．［2］SANDBEＲGU，EJSMONTJA．Tyre/roadnoisereferencebook［M］．Informex，Harg，Sweden，2010．［3］MOLISANILＲ，BUＲDISSOＲA，TSIHLASD．Acoupledtirestructure/acousticcavitymodel［J］．InternationalJournalofSolidsandStructures，2003，40(19):5125－5138．［4］THOMPSONJK．Planewaveresonanceintheaircavityasavehi-cleinteriorsource［J］．TireScienceandTechnology，1995，23(1):2－10．［5］FENGZC，GUP，CHENY，etal．Modelingandexperimentalinvestigationoftirecavitynoisegenerationmechanismsforarollingtire［C］．SAEPaper2009－01－2104．［6］FENGZC，GUP．Modelingandexperimentalverificationofvi-br
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于波束形成的多类型多声源定位研究[J]. 肖栋,向阳,卓瑞岩,王磊. 应用声学. 2017(03)
[2]基于函数广义逆波束形成的声源识别[J]. 黎术,徐中明,贺岩松,张志飞,陈思. 机械工程学报. 2016(04)
[3]体积速度匹配分布源边界点法的特解源位置优化方法研究[J]. 吴绍维,向阳,李胜杨. 声学学报. 2015(03)
[4]识别运动声源随机阵列生成法研究[J]. 王雁,刘志红,吴波波,仪垂杰. 声学学报. 2015(01)
[5]声场匹配波叠加法的水下结构声辐射预报[J]. 陈鸿洋,商德江,李琪,刘永伟. 声学学报. 2013(02)
[6]噪声源识别技术的进展[J]. 陈心昭. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2009(05)
硕士论文
[1]基于麦克风阵列的声源定位算法研究[D]. 刘超.南京大学 2015
本文编号：3297134
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