水聲聲圖測量技術(shù)研究.pdf

1、聲圖是一種特殊的被動聲成像方式,可以給出噪聲源的空間分布。最早應(yīng)用于空氣聲學(xué),在對軌道列車噪聲分布測量、大型發(fā)動機內(nèi)部噪聲測量等方面已取得了良好的效果,并成功的指導(dǎo)了這些大型機器設(shè)備的減振降噪。水聲中的艦艇目標降噪問題同樣備受關(guān)注,受空氣中的聲圖測量法啟發(fā),論文研究了水聲中的聲圖測量技術(shù),用于分析艦艇等目標的噪聲源空間分布情況。
　　 聲圖測量采用的核心算法是聚焦波束形成技術(shù),其原理與常規(guī)波束形成類似。不同的是由于聲圖測量的測量

2、范圍在近場,采用的是近場球面波補償,而非平面波補償,補償量與空間位置有關(guān)。利用空間掃描的方式,來根據(jù)不同位置的波束形成輸出功率強度來判定噪聲源的空間分布情況。
　　 由于水聲物理環(huán)境復(fù)雜,使得高精度的大型半波間距陣布放代價很大,聲圖測量一般都采用稀疏陣的測量形式。文中采用了分頻段綜合的方法和虛擬陣元法來抗陣列稀疏給測量帶來的影響。水聲信道是相干多途信道,文中結(jié)合了虛擬時間反轉(zhuǎn)鏡算法和虛陣算法用來抗多途信道的影響。以上措施取得了良

3、好的效果。
　　 文中分析了聲圖測量法的分辨力與其陣長、目標距離、處理信號頻率有關(guān),相同距離和陣長條件下方法對低頻聲源的分辨能力較差,為此研究了近場MVDR聚焦波束形成算法和STMV聚焦波束形成算法來提高聲圖測量對低頻聲源的分辨能力。
　　 聲圖測量過程中,若測量區(qū)內(nèi)存在多個聲源,則它們之間會形成相干干擾,強聲源對弱聲源的干擾尤為嚴重,為此研究了基于自適應(yīng)干擾抵消的近場波束零陷算法和基于Bartlett權(quán)的近場波束零陷算

4、法,抗各聲源間的相干干擾,進一步提高多聲源的聲圖測量質(zhì)量。
　　 此外,在進行水平陣聲圖測量時,掃描平面深度是否準確同樣會影響到聲圖測量的定位精度。對于水平陣來說,聲圖測量是在某一深度平面內(nèi)進行的二維掃描,掃描深度要與聲源實際深度一致,否則就會引人測量誤差,這使得對聲源深度的測量成為了影響水平陣聲圖測量精度的一個關(guān)鍵問題。因為水平陣在垂直方向是無指向性的,所以關(guān)于水平陣的聲源深度測量問題文獻中一直未有涉及。論文提出對于過陣航行的

5、特殊航行過程,利用某一深度的聲圖測量的定位結(jié)果,根據(jù)目標與陣的幾何關(guān)系是可以解得聲源深度的。文中研究了幾何法和圓交匯法兩種用于水平陣的聲源深度測量方法。前一種方法適用于陣水平情況,而后一種方法用于陣有一定角度傾斜的情況。
　　 在對聲源被動定位的基礎(chǔ)上,對聲圖測量在輻射噪聲源分離中的應(yīng)用進行了初步探討。研究了各噪聲源信號的分離提取的方法,并分別從時域和頻域的角度分析了方法的分離性能。
　　 論文基于水平陣、垂直陣以及面陣