基于波束形成的旋转点声源追踪识别研究

发布时间：2020-05-01 18:29

【摘要】：叶轮机械气动噪声产生机理及降噪途径的研究中,叶片周围声源的准确定位与识别是基础。运行叶片周围的声源跟随叶片处于旋转状态,采用常规的稳定声源识别方法定位叶片周围的声源时,可以得到声源的径向位置,却无法准确定位声源与叶片的相对位置关系。基于声阵列的波束形成算法可以识别和定位稳定声源,近年来也有研究者将其成功的应用于直线运动声源识别。针对旋转声源定位问题,本文以旋转点声源为研究对象,采用60通道声阵列和球面波传播的波束形成算法,进行了旋转声源追踪方法的研究。根据叶片旋转特点,将声源识别定位网格组成的目标声源面设计为圆形,并沿着圆周方向离散运动声源,给声源施加叶片旋转的角速度,采用不同径向位置处的空间分辨率作为识别的步长。首先将依据优化的60通道的轮式阵列获取真实蜂鸣器的声学信号并对目标声源频率50Hz范围内设计合理的带通滤波器;其次,将选取滤波后第一个??时间内的时域信号导入到近场球面波的波束形成算法中获取旋转声源识别的初始径向位置和转角θ,其中时间??的选取主要由阵列空间分辨率确定;最后,将其声源识别结果按照不同识别分辨率步长φ进行旋转以获取旋转运动声源识别结果,其中步长φ的选取主要依据旋转频率ω和选取时间长度τ。时间长度τ相当于数字采集信号选取样本间隔,由于触发信号和声学信号是同步采集,因此以相同时间长度作为追踪时间间隔,获取旋转点声源真实位置。依据上述方法,在旋转声源模拟实验台上,针对不同转速和不同标准声源位置,同步采集60通道声阵列信号和相位信号,追踪算法识别旋转点声源具体声源位置。在旋转声源模拟实验圆盘上,将蜂鸣器分别固定在距离旋转圆盘径向距离为0.20m和0.40m、旋转速度约为80r/min和128r/min,通过测试距离为1.00m和1.50m阵列获取的实验数据进行该算法的计算。其识别旋转声源径向位置分别为0.23m和0.39m,声源初始相位角为174°和188°,并将其识别结果依据识别分辨步长φ进行旋转来获取声源真实位置。该方法在旋转点声源定位过程中既可以识别声源径向位置,也可获取声源识别位置所对应的相位角。将该算法与互功率谱波束形成算法对比发现:旋转声源识别过程中,该算法对旁瓣抑制效果优于互功率谱波束形成算法。在旋转声源模拟实验台架基础上,提出了旋转点声源追踪识别新算法。该声源追踪识别算法能够追踪识别低转速旋转点声源,为获取风力机叶轮声源位置提出一种新思路。
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB535;TK83

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本文编号：2646934