基于声参量阵的风速测试算法研究

发布时间：2021-09-15 11:55

　　传统超声波测风速由于自身频率过高,在空气中传播距离短,导致其在大范围空间的平均风速测量上存在局限;而普通可听声因不具有指向性特征,声场分布无规律,导致其也不可应用于测风速,因此提出利用声参量阵测量大空间平均风速。声参量阵能够产生具有强指向性的差频可听声,传播距离远,置于风场中的声场分布特征信息丰富,利用这些优势将实现大空间范围的平均风速的测量。本文提出基于垂直风场对声参量阵声场声压分布存在显著的影响的特征,研究基于声参量阵的风速测试算法。首先,本文对声参量阵的基本理论进行研究,对声参量阵测试的几个基本特性进行理论及仿真上的分析,包括:指向性特征、波束分布特征、非线性特征声压级（SPL）的表现形式,为研究声参量阵声场与风速之间的关系,本文提出优先从基础声波（平面波、球面波）理论出发,对声波波动方程及运动方程引入风速因子进行公式推导,得出理想情况下风速不影响声波的声压大小,仅影响声波传播方向,依托此结论得出推论:声参量阵的声场会因受到垂直稳定风速的作用而产生偏移。其次,为研究声参量阵声场及风场的分布情况及表现特征,本文采用对相关理论进行仿真的方式进行分析。针对声参量阵声场模型,对KZK方程... 

【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 研究背景及研究意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 声参量阵国内外研究现状
        1.2.2 风速测试方法国内外研究现状
        1.2.3 常见风速测试算法及存在的问题
    1.3 研究目的及内容
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究内容
    1.4 本论文结构安排
第二章 声波风速测试基础理论分析
    2.1 声参量阵理论基础
        2.1.1 声参量阵工作原理
        2.1.2 声参量阵特性分析
    2.2 声波受风速影响基础理论分析
        2.2.1 平面波受风速影响理论分析
        2.2.2 球面波受风速影响理论分析
    2.3 本章小结
第三章 声参量阵风速测试特性分析
    3.1 声参量阵声场模型分析
        3.1.1 超声波声场分布仿真分析
        3.1.2 声参量阵声场分布仿真分析
    3.2 参量阵风场模型分析
        3.2.1 定向风速场理论模型分析
        3.2.2 基于组合理论的定向风速场仿真分析
    3.3 风速对声参量阵声场的影响研究
        3.3.1 测试方法分析
        3.3.2 无风环境下测试结果分析
        3.3.3 有风环境下测试结果分析
    3.4 本章小结
第四章 声参量阵风速测试算法研究
    4.1 基于声参量阵的风速测试算法设计
        4.1.1 测试算法理论推导
        4.1.2 测试算法设计
    4.2 基于BP网络的参量阵测试数据处理
        4.2.1 BP神经网络设计
        4.2.2 基于BP的测风数据分析
        4.2.3 非线性产生因素分析
    4.3 本章小结
第五章 基于声参量阵的风速测试算法的系统测试
    5.1 实验测试总体设计
        5.1.1 声参量阵发射模块设计
        5.1.2 声参量阵接收模块设计
        5.1.3 风力产生及测试模块设计
    5.2 系统实验测试及结果分析
        5.2.1 实验测试
        5.2.2 实验误差分析
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 工作展望
致谢
参考文献
攻硕期间取得的研究成果



本文编号：3396034