麦克风阵列声学成像测试技术研究

发布时间：2021-10-30 23:33

　　基于麦克风阵列的声学成像技术广泛应用于噪声控制、气动声学、监控和追踪等领域,声学成像技术通过波束形成算法和图像融合将空间声源的分布信息图像化,在直观的图像上可以快速识别和定位噪声源。定位精度和空间分辨率是评判声学成像性能优劣的标准,其中阵列阵型和波束形成算法是影响性能的关键因素。本文重点研究了螺旋型麦克风阵列、反卷积波束形成的具体原理和优缺点,最后还研究了声学成像技术在汽车违法鸣笛抓拍上的应用。本文的主要内容分为四部分:第一部分研究了声学成像的基础理论,其中阵列矢量和互谱矩阵是两个关键物理量,阵列矢量反映了麦克风阵列的响应性能,互谱矩阵包含着声源的空间信息和功率强弱信息。波束形成算法通过阵列矢量和互谱矩阵复原真实声源分布。第二部分从波束的动态范围和3dB带宽出发,详细研究了麦克风阵列的优化设计。通过仿真对比规则型阵列和螺旋型阵列的性能,发现螺旋型阵列能有效的抑制波束旁瓣。螺旋型阵列的优化思想是:靠近阵列中心的麦克风浓度高则获得较宽的动态范围,靠近孔径边缘的麦克风浓度高则会获得高分辨率,通过平衡两者取得最优的阵列性能。第三部分深入研究了各类波束形成算法。DAMAS、DAMS-C算法假设波... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究的背景和意义
    1.2 声学成像技术的研究内容
        1.2.1 声学成像研究的声源类型
        1.2.2 麦克风阵列的优化设计
        1.2.3 声学成像波束形成算法概述
            1.2.3.1 常规波束形成
            1.2.3.2 反卷积波束形成算法
            1.2.3.3 稀疏性反卷积波束形成算法
            1.2.3.4 其它类型波束形成优化算法
    1.3 本论文研究内容和结构
第二章 声学成像的基础理论
    2.1 阵列接收信号模型
    2.2 阵列矢量
    2.3 常规波束形成
    2.4 点扩散函数PSF
    2.5 本章小结
第三章 麦克风阵列优化
    3.1 阵型对动态范围的影响
        3.1.1 规则型麦克风阵列
        3.1.2 单螺旋型麦克风阵列
        3.1.3 各类型阵列的性能比较
    3.2 多臂螺旋型麦克风阵列
    3.3 本章小结
第四章 声学成像算法
    4.1 反卷积波束形成
        4.1.1 DAMAS波束形成算法
        4.1.2 DAMAS-C波束形成算法
        4.1.3 数值仿真
    4.2 CLEAN波束形成算法
        4.2.1 CLEAN-PSF波束形成算法
        4.2.2 CLEAN-SC波束形成算法
        4.2.3 数值仿真
    4.3 Functional波束形成
        4.3.1 Functional波束形成原理
        4.3.2 数值仿真
    4.4 本章小结
第五章 稀疏性反卷积波束形成算法
    5.1 CMF波束形成算法
    5.2 MACS波束形成算法
    5.3 OMP波束形成算法
        5.3.1 OMP-DAMAS波束形成算法
        5.3.2 OMP算法的优化
    5.4 数值仿真
    5.5 本章小结
第六章 声学成像技术应用于汽车鸣笛抓拍
    6.1 汽车违法鸣笛抓拍
    6.2 MEMS数字麦克风
    6.3 麦克风阵列
    6.4 汽车喇叭音频特性
    6.5 鸣笛抓拍的定位算法
    6.6 鸣笛抓拍的性能测试和结果分析
        6.6.1 DAMAS-FAST波束形成算法性能测试
        6.6.2 DAMAS和 CMF反卷波束形成算法性能测试
        6.6.3 DAMAS-FAST波束形成算法的不足
    6.7 本章小结
第七章 总结和展望
    7.1 总结
    7.2 展望
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]CLEAN-SC算法在风洞声源定位与识别中的应用研究[J]. 李征初,李勇,陈正武,黄奔,王勋年.  实验流体力学. 2016(03)
[2]基于相控麦克风阵列的民机主起落架气动噪声源识别技术研究[J]. 徐康乐,陈迎春,江渊,周家检,孙刚.  空气动力学学报. 2015(04)
[3]汽车喇叭声特性试验分析[J]. 张志飞,袁琼,徐中明,贺岩松.  汽车工程学报. 2013(06)
[4]基于声阵列技术的汽车噪声源识别试验研究[J]. 司春棣,陈恩利,杨绍普,王翠艳.  振动与冲击. 2009(06)



本文编号：3467628